다트가 한 번 빗나가도, 두 번 안에 끝낼 수 있을까요?

두 배 고리를 겨냥하다 빗나가면 같은 번호의 단일 고리에 맞는다고 가정해요. 32점과 38점을 비교하고, 결과를 보며 목표를 바꿀 때 몇 번 안에 끝내기를 보장할 수 있는지 살펴봐요.

나무 선반의 다트 두 개와 번호 테두리가 잘린 빨강·초록 띠 다트판

이미지: AI 생성 · 수학 이야기

다트에서 38점은 19의 두 배 고리를 한 번 맞히면 끝나요. 32점도 16의 두 배 고리를 맞히면 끝나요. 그렇다면 한 번 빗나갈 가능성을 넣어도 두 점수는 비슷하게 안전할까요?

여기서는 아주 제한된 연습 규칙을 정해요. 두 배 고리만 겨냥하고, 빗나갈 때는 정확히 같은 번호의 단일 고리에 맞는다고 해 볼까요? 번호 d를 겨냥하면 점수는 2d 또는 d입니다. 어디에 맞았는지는 즉시 정확히 알게 돼요. 다른 번호, 삼중 고리, 가운데 고리, 판 밖과 무득점은 넣지 않아요. 공식 경기의 한 차례 세 번 투척이나 점수 리셋도 사용하지 않아요.

남은 점수보다 두 배 점수가 큰 번호는 겨냥하지 않아요. 이 규칙으로 마지막은 반드시 두 배 명중으로 정확히 0점을 만들어야 해요. 앞으로 빗나감은 전체 연습에서 최대 한 번이에요. 발생 시점은 미리 알 수 없어요. 한 번 빗나가도 끝내기까지 몇 번이 필요한지를 묻는 자체 모형이에요.

32점에서는 먼저 16의 두 배 고리를 겨냥해요. 명중하면 바로 끝나요. 오류이면 16점이 남고, 허용된 오류 한 번을 이미 썼으므로 다음 8의 두 배 고리는 반드시 명중해요. 따라서 두 번 안에 완료를 보장해요.

38점에서 처음 19를 겨냥해 빗나가면 19점이 남아요. 이후 두 배 점수만으로 홀수 19를 없앨 수 없어요. 다른 첫 목표를 고르면 해결할 수 있을까요? 결론은 어떤 유한 전략도 보장하지 못해요. 처음 한 번의 선택이 나쁘다는 예와 가능한 전략이 전혀 없다는 주장은 달라요.

38=2⋅19,32=2⋅16,32 →오류 16 16 →명중 2⋅8 0.38=2\cdot19,\qquad32=2\cdot16,\\ 32\ \xrightarrow{\text{오류 }16}\ 16 \ \xrightarrow{\text{명중 }2\cdot8}\ 0.

전체 조건을 구해 볼까요? 번호는 1부터 M까지이며 M은 양의 정수예요. 실제 일반 번호칸은 20까지지만, 다른 M은 자체 가상 번호판이에요. 시작 잔점 S, 허용 오류 수 r, 허용 투척 횟수 N은 0 이상의 정수예요. 매번 결과를 본 뒤 목표를 바꿀 수 있고, 오류가 r회 이하인 모든 결과에서 N번 안에 끝내야 해요. 오류 확률이나 평균 투척 횟수를 계산하는 문제는 아니에요.

S가 양수일 때 보장 조건은 다음 네 가지를 모두 만족하는 거예요. a는 2를 r번 곱한 값이고, r=0이면 a=1입니다. 바닥 기호는 그 수 이하의 가장 큰 정수를 뜻해요.

a=2r,K=⌊Ma⌋,S=2at,t∈Z≥1,K≥1,N≥r+1,t≤K(N−r).\begin{gathered} a=2^r,\qquad K=\left\lfloor{M\over a}\right\rfloor,\\ S=2a t,\quad t\in\mathbb Z_{\ge1},\\ K\ge1,\quad N\ge r+1,\quad t\le K(N-r). \end{gathered}

S=2at는 시작 점수가 2의 r+1제곱의 배수여야 한다는 조건이에요. t는 양의 정수예요. K=0이면 어떤 양의 점수도 보장할 수 없어요. 배수 조건을 어겨도 N만 늘려서는 해결되지 않아요. 처음부터 S=0이면 이미 끝났으므로 0번이면 되고 첫 목표는 없어요.

왜 오류가 늘 때 배수 조건도 강해질까요? 오류 없는 경로의 마지막 목표를 d라 하면, 그 직전 잔점은 2d입니다. 그때 오류가 나면 d가 남아요. 남은 오류 r−1회를 모두 견딜 수 있어야 하므로 d는 2의 r제곱의 배수여야 해요. 오류가 없는 r=0에서 모든 잔점이 짝수라는 출발 조건을 이용해 이 논증을 r에 대해 반복해요.

마지막만의 조건도 아니에요. 오류 없는 경로를 거꾸로 읽어 볼까요? 현재 잔점을 x라 하고 목표를 d라 하면, 명중 뒤 x−2d는 2의 r+1제곱의 배수이고, 지금 오류가 난 뒤 x−d는 2의 r제곱의 배수여야 해요. 두 식을 빼면 d도 2의 r제곱의 배수예요. 그러므로 경로의 모든 목표가 a, 2a, …, Ka 중 하나예요.

오류 없는 경로가 j번 명중으로 끝난다고 해 볼까요? r이 1 이상이면 마지막 한 번을 오류로 바꾸고, 이어 남은 r−1회도 오류로 만들 수 있어요. 오류로는 잔점이 0이 되지 않으므로 마지막 명중 한 번이 더 필요해요. 이 결과는 적어도 j+r번 걸려요. r=0일 때도 j번은 필요해요. 한 명중이 t를 최대 K만큼 없애므로, 허용 투척 횟수 안에서는 t≤K(N−r)가 반드시 필요해요.

이 조건은 충분하기도 해요. t를 1 이상 K 이하인 정수 조각들로 나눠요. 한 조각이 j이면 점수 2aj를 맡기고 먼저 aj를 겨냥해요. 오류가 날 때마다 다음 목표를 절반으로 줄여요. 명중하면 그 조각의 잔점을 정확히 없애고 다음 조각을 처리해요. 전체 오류가 최대 r회라 목표는 끝까지 양의 정수이고 M을 넘지 않아요.

조각마다 마지막 명중 한 번, 실제 오류마다 추가 한 번이 필요해요. 조각 수를 가장 작게 잡으면 보장할 수 있는 최소 투척 횟수는 다음과 같아요. 천장 기호는 그 수 이상의 가장 작은 정수를 뜻해요.

Nmin⁡=r+⌈tK⌉(S>0, K≥1, 2r+1∣S).N_{\min}=r+\left\lceil{t\over K}\right\rceil \qquad(S>0,\ K\ge1,\ 2^{r+1}\mid S).
번호 1~20에서 허용 오류 r 보장할 수 있는 양의 시작 점수 최소 투척 횟수
0회 2의 배수 S/40 이상 최소 정수
1회 4의 배수 1 + S/40 이상 최소 정수
2회 8의 배수 2 + S/40 이상 최소 정수
3회 16의 배수 3 + S/32 이상 최소 정수
4회 32의 배수 4 + S/32 이상 최소 정수
5회 이상 없음 유한 보장 불가

오류 없는 경우에는 큰 두 배 점수를 나누어 쓰면 돼요. 오류 네 번을 허용한 32점은 최소 다섯 번이에요. 처음 16을 겨냥하고 계속 오류이면 다음 목표는 8, 4, 2, 1입니다. 다섯 번째까지 또 오류라고 가정할 수는 없어요. 그전에 네 번의 오류를 모두 썼기 때문이에요.

최소 투척 횟수만 알아도 첫 목표가 하나로 정해지는 것은 아니에요. 보장이 가능한 S=2at와 N에서, 그 보장을 유지하는 첫 목표 전체는 다음 정수 j의 범위예요.

d=2rj,j∈Z,max⁡{1,t−K(N−r−1)}≤j≤min⁡{K,t}.\begin{gathered} d=2^r j,\qquad j\in\mathbb Z,\\ \max\{1,t-K(N-r-1)\}\le j\\ \le\min\{K,t\}. \end{gathered}

첫 명중 뒤의 t−j를 남은 N−1번과 같은 오류 예산으로 처리해야 해서 아래쪽 경계가 나와요. 번호 상한과 잔점 초과 금지가 위쪽 경계예요. 첫 오류 뒤에는 오류 예산이 하나 줄어 필요한 배수와 번호 용량이 완화된다. 현재 상태가 보장 가능하면 그 분기도 남은 투척 횟수 안에 처리할 수 있어요. r=0에서는 오류 분기를 확인할 필요가 없어요.

예를 들어 64점, 오류 최대 한 번, 투척 횟수 최대 세 번이면 첫 목표는 12, 14, 16, 18, 20이 전부예요. 목표 10은 짝수지만 충분하지 않아요. 첫 명중 뒤 44점에서 남은 두 번과 오류 한 번으로는 40점을 넘는 잔점을 보장할 수 없기 때문이에요. 배수 조건과 투척 횟수 조건을 함께 확인해야 해요.

32점과 38점에서 한 번 명중하는 길과 모든 허용 오류에서 끝내는 전략을 따로 적어 봐요. 다음에는 같은 64점에서 첫 목표를 바꿔 두 결과의 후속 잔점을 모두 확인해 봐요. 실제 명중률이나 학생의 실력이 좋아졌다는 측정 주장은 하지 않아요.

제공 교재의 거듭제곱은 반복 곱을, 진리집합은 조건을 만족하는 시작점과 첫 목표의 집합을 설명하는 기초 용어예요. 반감, 홀짝, 최악의 경우 판단은 알려진 도구예요. 이 모형의 전 점수·오류 예산·투척 횟수 조건과 적응적 구성은 선택 교재나 경기 규칙에 실린 정리라고 주장하지 않아요.

착안: World Darts Federation, Americas Cup General Tournament Rules and Regulations, 2018년 7월 20일 개정판 PDF 13~17쪽. 번호칸의 두 배 점수와 정확히 두 배로 끝내는 배경만 참고했어요. 두 결과만 허용하는 오류 조건·가상 번호 범위·예시와 전범위 증명은 자체 교육용이며 실제 경기 전략이나 현재 규칙 안내가 아니에요.

이 글 공유하기

개인정보 및 방문 통계 안내