[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. 취임 100일 맞은 허태정 대전시장 "국가반도체연구소 유치, 2차 공공기관 이전에 총력"
  2. 대전샛 발사 24시간 통신 연결 없어…"궤도에 있으나 전파간섭 추정돼"
  3. 축구대표팀 ‘병역 논란’ 후폭풍…53년 병역특례 폐지 수순 밟나
  4. [홍석환의 3분 경영] 요즘 사원에게 Loyalty를 물어보면?
  5. 유생복 입고 붓글씨 쓰며 한글 가치 되새긴 한기대 학생들
  1. 배움의 무대에 창작과 도전을 더하다… 백석문화대 다빈치아카데미 성료
  2. 출범 100일 장기수 천안시장 , "천안은 더욱 성장 가능한 도시, 일할 수 있는 환경 만들 것"
  3. 한기대 앵커사업단, '예비창업부터 글로벌 진출까지' 맞춤형 지원 결실
  4. 천안법원, 음주운전 차량 뒤따라가 돈 갈취한 상습공갈범 '징역 2년 4월'
  5. 충청중장년내일센터 '직업이음 채용직무박람회' 지원

헤드라인 뉴스


대전샛-1 최초 교신 성공 대전 우주기업 도약 모멘텀

대전샛-1 최초 교신 성공 대전 우주기업 도약 모멘텀

누리호 5차 탑재돼 우주로 향한 대전샛-1(DaejeonSAT-1)이 지상국과의 최초 교신에 성공했다. 대전시는 9일 보도자료를 통해 이같이 밝혔다. 시에 따르면 대전샛-1은 발사 후 예정된 절차에 따라 우주공간에서 위성의 자세를 안정화하고 지상국과의 통신 연결을 시도했다. 이어 지상국을 통해 위성의 신호가 정상적으로 수신되면서 8일 23시 20분 6차 교신 시도 끝에 양방향 교신에 성공했다. 대전샛-1 주요 기능에도 이상이 발견되지 않았다고 시는 덧붙였다. 시스템 운용모드, 배터리팩, 자세제어 모드, 위성체 EOC 카메라의 지구..

국가유산청 국감, 종묘 앞 세운4구역 놓고 여야 공방
국가유산청 국감, 종묘 앞 세운4구역 놓고 여야 공방

8일 진행된 국회 문화체육관광위원회의 국가유산청 국정감사에선 종묘 앞 세운4구역 재개발을 놓고 여야가 치열한 공방을 벌였다. 세운4구역 건축물 높이 상향과 영향평가를 거치지 않은 사업 추진, 태릉CC 주택공급 계획과의 형평성 문제가 집중적으로 다뤄졌는데, 허민 국가유산청장은 세계유산영향평가(HIA)를 통해 보존과 개발의 균형을 찾아야 한다는 입장을 밝혔다. 이날 국감에서 더불어민주당은 세계유산영향평가 없이 사업을 추진하는 서울시를 비판한 반면 국민의힘은 국가유산청이 정부의 태릉CC 개발과 서울시의 세운4구역 개발에 다른 잣대를 적용..

응급실 인력난에 트램 상권 불편까지… 허태정, 취임 100일 맞아 민생현장 점검
응급실 인력난에 트램 상권 불편까지… 허태정, 취임 100일 맞아 민생현장 점검

허태정 대전시장이 민선 9기 취임 100일을 맞아 응급의료 현장과 트램 공사로 불편을 겪는 상권을 잇달아 찾았다. 허 시장은 8일 충남대학교병원 권역응급의료센터를 방문해 대전형 응급환자 이송·수용체계 운영 상황을 점검하고 의료진과 소방 등 현장 관계자들의 의견을 들었다. 대전형 응급의료체계는 환자 중증도에 따라 이송·수용 기준을 마련하고 소방과 의료기관 간 협력을 강화해 응급환자의 이송부터 수용, 최종 치료까지 연결하는 체계다. 이날 충남대병원은 국정감사 일정으로 병원장이 참석하지 못한 가운데 공공부원장과 응급의료센터장, 응급의료과..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부

  • 수확 앞둔 황금 들녘 수확 앞둔 황금 들녘

  • ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호 ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호

  • ‘은행 열매를 피해라’ ‘은행 열매를 피해라’