카드 묶음을 모두 없애려면 몇 장을 빼야 할까요?

일곱 카드에서 규칙에 맞고 카드가 겹치지 않는 세 장 묶음을 두 개 만들 수 있어요. 하지만 규칙에 맞는 묶음이 하나도 남지 않게 하려면 세 장을 빼야 해요. 최소 장수로 빼는 방법 15가지를 경우를 나누어 확인해요.

나무 탁자에 놓인 크림색 종이 카드와 자주색·녹색·황토색 무늬

이미지: AI 생성 · 수학 이야기

세 장 묶음을 두 번 모을 수 있다면, 카드 두 장만 빼도 모든 묶음이 사라질까요? SET에서는 각 속성이 세 장 모두 같거나 모두 달라야 해요. 아래는 이 규칙만 쓰는 자체 종이 과제예요. 실제 게임의 카드 보충이나 점수 계산은 하지 않아요.

일곱 카드가 모두 채운 타원이에요. 색번호 0·1·2는 빨강·보라·초록이며, 개수는 카드에 그린 타원 수예요. 같은 카드의 복사본은 없어요.

카드 색번호·개수
A 0·1
B 1·1
C 2·1
D 0·2
E 1·2
F 2·2
G 0·3

XYZ는 세 카드의 집합 {X,Y,Z}입니다. 개수가 같은 묶음은 ABC·DEF뿐이에요. 개수가 모두 다르면 G와 1개짜리·2개짜리가 하나씩 필요해요. 색까지 검사하면 ADG·BFG·CEG만 남아요. 따라서 합법 묶음의 전체 목록은

S={ABC,DEF,ADG,BFG,CEG}.\mathcal S=\{ABC,DEF,ADG,BFG,CEG\}.

첫 과제는 카드 중복 없이 합법 묶음을 최대한 모으는 거예요. 7장으로 세 묶음은 못 만들고, ABC와 DEF가 두 묶음을 만들어요. 이 둘만 서로 겹치지 않아요.

둘째 과제는 카드를 골라 빼서 합법 묶음을 하나도 남기지 않는 거예요. 빼는 카드 집합을 R, 그 장수를 d라 해 볼까요? 모든 S∈𝓢에 R∩S≠∅가 필요해요. G를 빼면 ABC와 DEF에서도 한 장씩 빼야 해요. G를 남기면 서로 겹치지 않는 쌍 AD·BF·CE에서 각각 한 장 이상 빼야 해요. 어느 경우도 d≥3입니다. 실제로 A·E·G를 빼면 다섯 묶음을 모두 끊어요.

모을 수 있는 묶음 수를 p, 최소 장수의 제거 계획 수를 N이라 쓰면

pmax⁡=2,dmin⁡=3,N=3⋅3+(23−2)=15.\begin{gathered}p_{\max}=2,\qquad d_{\min}=3,\\N=3\cdot3+(2^3-2)=15.\end{gathered}

G를 뺀 최소 계획은 ABC와 DEF에서 한 장씩 골라 9개예요. G를 남긴 계획은 세 쌍에서 한 장씩 고른 8개 중 ABC나 DEF가 통째로 남는 두 경우를 빼 6개예요. 교사는 {A,E}만 뺀 답에 남은 BFG를 찾게 해요. 서로소 묶음 두 개의 존재와 모든 묶음에 닿는 제거 계획은 다른 조건이에요.

착안: PlayMonster, SET 공식 안내 PDF1의 정의·속성표·A QUICK CHECK. 일곱 카드와 두 과제·제거 계획은 자체 구성했어요. 원전 상품 그림은 옮기지 않았어요.

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