[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. 내년 세종에 '로봇위성 개발기업' 들어선다… 우주산업 기반 확대 기대감
  2. 자운대 통합사관학교 흔들고 육사 이전설까지… 충청권 출혈 경쟁 부추기나
  3. "충남도·(주)한국발전, 최상의 파트너"… 통합본사 충남 유치 당연
  4. 세종 행정수도법, 축조심사 마쳤지만…소위 결론은 12월로
  5. ‘통합 재투표를 반대한다’
  1. 대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중
  2. 대전시장애인체육회-장애인단체총연합회, 생활체육 확대 협약 체결
  3. [춘하추동] 받는 것, 주는 것, 그리고 잃는 것
  4. [르포] 육교 아래 흡연부스…담배 연기 퍼지는 신탄진역 광장
  5. 충남대 통합 재추진 앞두고 학생사회도 공동행동 .. 재투표 방식 권익 보장 요구

헤드라인 뉴스


동창회 의견은 묻고 대전시는 패싱…통합 사관학교 `일방통행`

동창회 의견은 묻고 대전시는 패싱…통합 사관학교 '일방통행'

대전 자운대 국군사관학교 창설을 추진해 온 정부가 대전시와 사전 협의 없이 기존 통합안의 수정을 추진하면서 정책 변경 과정을 둘러싸고 '일방통행' 논란이 일고 있다. 자운대행을 결사 반대해 온 사관학교 총동창회와는 자문기구 참여로 응답하면서, 정부 발표를 믿고 후속 구상을 마련해 온 대전시는 논의 과정에서 배제했기 때문이다. 정부가 내세웠던 국방·과학기술 융합의 명분보다 군 내부 반발을 달래는 일이 앞선 것 아니냐는 비판을 피하기 어렵게 됐다. 11일 국회 국방위원회 소속 의원들에 따르면 국방부는 이르면 2029학년도 입학생부터 국..

충남 15개 시·군 전역 뚫렸다…`최후 저지선` 계룡마저 재선충병 감염 노출
충남 15개 시·군 전역 뚫렸다…'최후 저지선' 계룡마저 재선충병 감염 노출

충남 서해안을 중심으로 급속하게 세력을 넓히던 소나무재선충병이 도내 최후의 저지선이던 계룡시마저 뚫었다. 이로써 충남 15개 시·군 전역이 소나무재선충병 위험권에 노출됐으며, 인접한 대전과 세종 등 내륙 중심부로의 추가 확산 우려까지 제기되는 모습이다. 충남도와 계룡시 등에 따르면, 이달 10일 계룡시 두마면 일원에서 소나무재선충병 감염목 8그루가 최종 확인됐다. 그동안 충남도 내 소나무재선충병은 소나무 군락지가 밀집한 서해안의 서천·보령·태안과 내륙 산악지대인 청양군 등에서 피해가 집중돼 왔다. 9일까지 계룡시를 제외한 충남 14..

대전 주요 외식메뉴 전 분야서 상승세… "외식 부담되서 못하겠네"
대전 주요 외식메뉴 전 분야서 상승세… "외식 부담되서 못하겠네"

대전 주요 외식 메뉴가 전 분야에서 상승하면서 서민들의 외식비 부담을 키우고 있다. 주요 원재료 가격과 인건비 상승 등이 주된 원인으로 분석되는데, 일부 품목은 전국에서 가격이 가장 높게 책정되고 있다. 11일 한국소비자원 가격정보포털 참가격에 따르면 9월 기준 대전 소비자 선호 8개 외식 메뉴 평균 가격은 1년 전보다 전 품목에서 인상한 것으로 집계됐다. 8개 외식 메뉴는 냉면과 비빔밥, 김치찌개 백반, 삼겹살, 자장면, 삼계탕, 칼국수, 김밥 등이다. 한국소비자원은 지자체에서 표본 조사한 외식 메뉴 가격을 평균 낸 결과를 참가격..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’ ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’

  • 이륜차 불법 변경 합동 단속 이륜차 불법 변경 합동 단속

  • 함께 배우고 체험하는 피크닉 함께 배우고 체험하는 피크닉

  • ‘통합 재투표를 반대한다’ ‘통합 재투표를 반대한다’