아주대 2024학년도 수시 자연계열 (오후) 2번 · mathesis.kr/archive/ajou/2024su/jayeon_pm_2
문제
[문항 2] (50점) 다음 제시문을 읽고 문제에 답하시오.
(가) 서로 다른 세 장의 카드 ‘가위카드’, ‘바위카드’, ‘보카드’와 1번에서 번()까지 차례대로 번호가 적혀있는 개의 자리가 있다. 이 카드 세 장을 서로 다른 자리에 한 장씩 놓는 것을 ‘카드배열’이라 하고 어떤 두 카드의 자리 번호의 차가 1이면 두 카드는 ‘이웃한다’고 하자. 예를 들어 일 때, [그림 2]와 [그림 3]의 카드배열은 서로 다른 배열이다. [그림 2]의 카드배열에서 보카드와 바위카드는 이웃하고 가위카드와 보카드는 이웃하지 않는다.

(나) 일 때, 카드의 이름을 차례로 써서 카드배열을 나타내자. 예를 들어 [그림 4]의 카드배열은 (가위/바위/보)로 나타낸다.

이고 정의역과 공역이 모두 인 함수 가 주어졌을 때, 다음 <규칙>을 따르는 카드배열을 ‘-카드배열’이라 하자. 가위카드는 보카드를 이기고 보카드는 바위카드를 이기며 바위카드는 가위카드를 이긴다.<규칙>① 1번 자리에 놓인 카드를 이기는 카드는 자리 번호가 이하이다.② 2번 자리에 놓인 카드를 이기는 카드는 자리 번호가 이하이다.③ 3번 자리에 놓인 카드를 이기는 카드는 자리 번호가 이하이다.
예를 들어 함수 에 대하여 , , 이면 (바위/보/가위)는 -카드배열이다. (가위/보/바위)는 가위카드가 놓인 자리 번호가 1이므로 바위카드의 자리 번호는 이하이어야 하는데 그렇지 않으므로 -카드배열이 아니다.
[문제 2-1] (15점)제시문 (가)를 읽고 물음에 답하시오.(1) (5점) 일 때, 카드배열의 개수를 구하시오.(2) (5점) 일 때, 다음을 만족시키는 카드배열의 개수를 구하시오.
(가위카드의 자리 번호) < (바위카드의 자리 번호) < (보카드의 자리 번호)
(3) (5점) 일 때, 가위카드와 보카드가 이웃하는 카드배열의 개수를 구하시오.
[문제 2-2] (35점)제시문 (가)와 (나)를 읽고 물음에 답하시오.(1) (10점) 함수 에 대하여 , , 일 때, -카드배열을 모두 구하시오.(2) (12점) 이고 -카드배열이 존재하도록 하는 함수 을 모두 구하시오.(3) (13점) 명제 ‘모든 카드배열이 -카드배열이다.’가 참이 되도록 하는 함수 을 모두 구하시오. (단, )
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[문제 2-1](1) 일곱개의 자리에서 세 자리를 고른 후에 카드 세 장을 차례로 나열하는 경우의 수이므로 이다.
(2) 아홉 개의 자리에서 세 자리를 고르는 경우의 수와 같으므로 이다.
(3) 두 카드가 이웃하기 위해서는 두 카드의 자리 번호는 1과 2, 2와 3, ⋯, 10과 11 이렇게 열 가지 중 하나이어야 한다. 가위/보 또는 보/가위를 배치한 후에 ‘바위’를 남은 아홉 자리 중 한 자리에 배치하면 된다.
따라서 답은 이다.
[문제 2-2](1) 1번 자리에 임의의 카드 한 장을 놓으면 그 카드를 이기는 카드는 반드시 2번 자리에 놓아야 하고, 이므로 2번 자리의 카드를 이기는 카드는 남은 3번 자리에 놓으면 이므로 -카드배열이다.
따라서 (가위/바위/보), (바위/보/가위), (보/가위/바위) 이렇게 3개의 -카드배열이 있다.
(2) 일 때 -카드배열 (A/B/C)가 존재한다고 하자. 이므로 B를 이기는 카드는 A이다. 이므로 A를 이기는 카드는 B가 되어 모순이다. 따라서 일 때 -카드배열은 존재하지 않는다.
이면 의 값에 관계없이 (가위/바위/보)는 -카드배열이다.
따라서 답은• • • 이다.
(3) 이면 (가위/보/바위)가 -카드배열이 아니다. 그러므로 이다.
이면 (보/가위/바위)가 -카드배열이 아니다. 그러므로 이다.
이면 (보/바위/가위)가 -카드배열이 아니다. 따라서 , 이고 또는 이다.(i) 이면 임의의 카드배열을 생각하자. 이므로 규칙 ①, ②를 따른다. 3번 자리의 이기는 카드는 이미 1번 또는 2번 자리에 있고 이므로 규칙 ③도 따른다. 따라서 모든 카드배열이 -카드배열이다.(ii) 은 어떤 제약 조건도 없으므로 모든 카드배열이 -카드배열이다.따라서 답은 과 이다.
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