[사이언스칼럼]수학, '틀리지 않음'의 미학

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼]수학, '틀리지 않음'의 미학

윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부장

  • 승인 2020-05-28 11:19
  • 수정 2020-05-28 14:09
  • 신문게재 2020-05-29 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
2020040201000256700007651
윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부장
'수학' 하면 우리는 먼저 복잡하고 어려운 계산을 떠올리고 또 문제를 풀기 위해선 복잡한 공식을 외워야 하는 어려운 학문이라고 여긴다. 그래서 초중등 교육과정에서 많은 학생이 수학을 포기하며 그나마 나머지 학생들은 수학을 잘하기 위해서 학원이나 과외에 의지해 수학교육이 항상 사교육 문제의 핵심 골칫거리가 됐으며 수학의 기능은 대입 수능에서 실력 있는 학생을 구별하는 변별력을 주는 것 외에는 딱히 떠올려지지 않는다.

수학이 계산과 밀접한 관련이 있는 건 맞지만 계산이 수학의 전부는 아니며 정작 수학은 논리적으로 사고하는 방식이고 그 행위다. 여기서 논리적 사고라는 것은 주어진 상황에서 '틀리지 않는 결론'을 얻어내는 것이며 틀리지 않음은 전개과정에 모순이 없다는 뜻이다. 이러한 논리적 사고력을 배양하기 위해서 수학을 배우는 것이며 이런 논리적 사고력은 현재 인공지능이 주도하는 지능정보화시대에 주어진 상황에서 최적의 해법을 얻어내는 핵심역량이다.

그러면 '논리적으로 사고한다'의 의미는 무엇일까? 논리적 또는 수학적 사고란 모순없이 주장들을 전개해 나가며 그 과정에서 얻어진 결론은 옳다고 여기며 전개과정 중에 모순이 발생하면 주장이 틀렸다고 결론을 내리는 것을 뜻한다. 이에 대한 이해를 돕기 위해 다음의 예를 가지고 설명하고자 한다.

한 변의 길이가 1인 정사각형에 대해서 그 대각선의 길이 χ는 피타고라스의 정리에 의해서 χ²=2을 만족하며 그 수를 √2로 나타내며 이 수는 무리수다. 이 주장이 중요한 이유는 피타고라스 이전까진 그리스에서는 모든 수는 유리수라고 믿었기 때문이다. 이런 이유로 필자는 수학의 발전과정에서 피타고라스 정리를 수학의 가장 위대한 순간 중의 하나로 여기고 있다.

이제 χ²=2를 만족하는 수 χ(χ=√2)는 무리수임을 수학적 사고를 통해 증명해 보자. 이 주장에는 χ²=2와 무리수라는 개념이 있다. χ²=2의 정의는 'χ라는 수를 두 번 거듭 곱하면 2'고 무리수의 정의는 유리수가 아닌 수다. 그러면 유리수의 정의 또한 살펴봐야 하는데 양의 실수 χ가 χ=q/p로 표현할 수 있는 자연수 p, q가 존재하면 χ를 유리수라고 정의한다. 따라서 √2가 무리수임을 증명한다는 의미는 √2가 유리수가 아님을 증명한다는 것이다. 모든 수는 유리수거나 유리수가 아니기에 √2가 유리수라면 √2=q/p을 성립시키며 1 이외의 약수를 공유하지 않는 자연수 p, q가 존재한다. 양변을 p로 곱해 (p√2=q), 그 양변을 제곱하면 2p²=q²다. 따라서 q²은 2의 배수가 돼 짝수다. 그런데 짝수 곱하기 짝수는 짝수, 홀수 곱하기 홀수는 홀수이기에 2의 배수인 q²는 짝수고 따라서 또한 2의 배수인 짝수며, 따라서 q=2k인 자연수 k가 존재한다. 이를 2p²=q²에 대입하면 이 2p²=4k²이되며 양변을 2로 나누면 p²=2k²을 얻는다. 같은 논리를 적용하면 p 또한 짝수여야만 하며 결국 p, q는 모두 짝수가 돼 2로 나누어지므로 p, q가 1보다 큰 약수를 공유하지 않는다는 것에 모순이다. 따라서 √2가 유리수라는 주장은 틀렸으며 √2는 무리수라고 결론지을 수 있다. 이런 일련의 과정을 수학적 사고라 한다. 이러한 관점으로 수학문제의 풀이나 증명을 보면 수학이 다시 보일 것이며 생활 속에서 틀리지 않게 생각을 이어가려고 노력하다보면 수학의 의미를 새삼 깨닫게 될 것이다.

또한 논리적 사고에는 역으로 문제에 내재된 모순을 이용해 상황을 해결하는 경우도 있다.플라톤이 소크라테스에게 '당신은 거짓말쟁이다'라고 하자 소크라테스는 '당신 말이 맞다'라고 했다. 이때, 소크라테스는 거짓말쟁일까, 아닐까? 독자 여러분이 맞춰 보길 바란다. 윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부장

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. “도심 속 워터파크가 공짜”… 청주시 어린이 물놀이장 ‘피켓팅’ 시작된다
  2. “돈 주면 수용자 챙겨주겠다”… 대전교도소 교감 징역 3년 구형
  3. 3년 간 지연된 작은내수변공원 복합문화체육센터 공사비 문제로 또 늦어지나
  4. [날씨] 이번 주말 흐리고 전국에 강한 비…다음주 소나기 가능성
  5. 글로벌 우주 강자들과 어깨 나란히…ISS2026 충청 우주기업들
  1. 화재 원인 다양·복잡해지는데…소방 화재사례 공유 체계 '미비'
  2. 오석진 "소통·청렴이 최우선"…인수위 첫 업무보고 돌입
  3. [사설] 충청 ‘반도체 패키징 벨트’ 흔들림 없어야
  4. 충남대·공주대 통합 논의 막바지…토론회서 소통 필요성 부각
  5. 충남도, 올해부터 시행되는 읍·면·동장 '주민 대피 명령권' 특별교육… "골든타임 확보 가장 중요"

헤드라인 뉴스


`대전의 아들, 2차전도 부탁해` 태극전사 19일 2연승 정조준

'대전의 아들, 2차전도 부탁해' 태극전사 19일 2연승 정조준

2026 북중미 월드컵 1차전 승리로 자신감이 한껏 오른 대한민국 태극전사들이 개최국 멕시코를 상대로 2연승에 도전한다. 2차전에 승리할 경우 조 1위로 32강 진출에 한 걸음 더 다가설 수 있는 만큼 축구 팬들의 기대감도 커지고 있다. 대한민국 축구대표팀은 19일 오전 10시(한국 시간) 멕시코 에스타디오 과달라하라에서 멕시코와 조별리그 A조 2차전을 펼친다. 이번 경기는 사실상 A조 1위 결정전으로 꼽힌다. 양 팀 모두 1차전에서 승리를 거두며 승점 3을 확보한 가운데 이번 경기는 사실상 A조 1위 자리를 가를 분수령이 될 전망..

공사판된 대전 도심, 트램 개통 미뤄지나…與野 책임 공방 재점화
공사판된 대전 도심, 트램 개통 미뤄지나…與野 책임 공방 재점화

2028년 말 개통을 목표로 추진되던 대전도시철도 2호선 트램 사업 일정이 흔들리고 있다. 지난해 말 28년 만의 착공으로 본궤도에 진입한 듯 했지만, 토지보상 지연과 시운전 기간 연장, 수소트램 기반시설 문제까지 줄줄이 드러나며 2030년 개통도 장담하기 어려워진 것이다. 이 같은 내용이 민선 9기 인수위에서 공식화되며 여야는 또다시 네 탓 공방에 나선 모습이다. 18일 취재에 따르면, 대전시는 최근 대전시장직 인수위원회 업무보고에서 당초 목표였던 2028년 말 트램 개통이 사실상 어렵다는 취지의 내용을 보고한 것으로 전해졌다...

이제는 `만스피`다… 코스피 사상 첫 9000선 돌파
이제는 '만스피'다… 코스피 사상 첫 9000선 돌파

국내 유가증권시장 종합지수인 코스피가 18일 사상 처음으로 9000포인트를 돌파하며 '만스피(코스피 1만) 시대'에 한 걸음 더 다가섰다. 지난달 15일 장중 처음으로 8000선을 넘어선 지 22거래일 만이며, 종가 기준으로는 지난달 26일 이후 16거래일 만이다. 한국거래소에 따르면 이날 오후 3시 30분 기준 코스피는 전날보다 199.60포인트(2.25%) 오른 9063.84로 거래를 마쳤다. 지수는 전날보다 20.68포인트(0.23%) 오른 8884.92로 출발해 오후 12시 57분께 9000선을 터치했다. 이후 등락을 반복하..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 여름철 풍수해 대비 장비 점검 여름철 풍수해 대비 장비 점검

  • 수족구 예방…‘꼼꼼하게 손 씻어요’ 수족구 예방…‘꼼꼼하게 손 씻어요’

  • 접시꽃에 담긴 여름 접시꽃에 담긴 여름

  • 임직원들이 함께 즐기는 월드컵 임직원들이 함께 즐기는 월드컵