[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. 천안종축장이전개발추진위, 민선 9기 출범 맞아 국가산단 성공 완수 '결의'
  2. 세종시 5-2생활권 첫 분양… 글미마을 676세대 공급
  3. [독자권익위원 칼럼] 클래리티 법안과 스테이블 코인
  4. 아산시, 풍기역지구 체비지 본격 매각 돌입
  5. 대전 경찰직협, 강제 순환인사 반대 "전국 움직임 더 커질 것"
  1. 경기도 교육청 교육장 선발제, 운영 신뢰성 도마
  2. 대전 ‘국가 반도체종합연구소’ 유치 승부수…차세대 반도체 선도 거점 노린다
  3. 중국 광둥성·구이저우성, 문화·관광 협력 기반 확대
  4. 충남도 공무원 사칭 피해, 산하기관까지 번져… 주의 요구
  5. 충남개발공사, 혹서기 현장안점 점검 실시

헤드라인 뉴스


대전 ‘국가 반도체종합연구소’ 신설 건의… 반도체 선도 거점 노린다

대전 ‘국가 반도체종합연구소’ 신설 건의… 반도체 선도 거점 노린다

대전시가 30일 차세대 반도체 글로벌 시장을 선도하는 메카로 부상하겠다는 비전을 제시하면서 정부에 '국가 반도체종합연구소' 지역 내 신설을 촉구했다. 과학수도 대전의 최적인 반도체 R&D 역량을 내세워 이재명 정부 반도체 산업 연구개발 거점으로 우뚝 서겠다는 것이다. 대전시의 이 같은 구상은 얼마 전 정부의 '반도체 굴기' 대형 국책사업인 3대 메가 프로젝트에서 배제돼 미래산업 경쟁에서 뒤처지는 것 아니냐는 우려를 불식하고 주도권을 쥐기 위한 승부수로 풀이된다. 중도일보 취재 결과, 이날 오후 대전 유성구 나노종합기술원에서 열린 한..

주말에도 35도 안팎 `찜통더위`… 다음 주 충청권 더 뜨거워진다
주말에도 35도 안팎 '찜통더위'… 다음 주 충청권 더 뜨거워진다

대전·세종·충남에 내려진 폭염특보가 주말에도 이어지면서 낮에는 35도 안팎의 찜통더위가, 밤에는 열대야가 나타나는 곳이 많겠다. 당분간 뚜렷한 비 소식 없이 맑은 날씨가 이어지는 데다 다음 주에는 동쪽에서 뜨겁게 달아오른 바람까지 불면서 충청권의 더위가 한층 심해질 전망이다. 30일 대전지방기상청에 따르면 이날 오전 11시 기준 대전과 세종, 충남 전 지역에 폭염특보가 발효 중이다. 충남 부여·청양·태안과 세종 남부에는 폭염경보가, 대전과 세종 북부를 비롯한 충남 나머지 지역에는 폭염주의보가 내려졌다. 대전과 충남 일부 지역에는 밤..

2026년도 시공능력평가, 대전 1위 계룡건설… 장원토건 전국 순위 큰폭 상승
2026년도 시공능력평가, 대전 1위 계룡건설… 장원토건 전국 순위 큰폭 상승

충청권 향토 건설사인 계룡건설산업(주)이 올해 시공능력평가에서 대전지역 1위를 차지했다. 2위는 (주)금성백조주택, 3위는 파인건설(주)이 이름을 올렸다. 유성구에 본사를 둔 장원토건(주)은 전국 순위가 큰 폭으로 상승하며 지역 건설사 중 가장 눈에 띄는 성장세를 보였다.국토교통부와 대한건설협회는 전국 종합건설업체를 대상으로 공사실적, 재무상태, 기술능력, 신인도 등을 종합평가한 '2026 시공능력평가'를 발표했다.대전에선 계룡건설산업이 시평액 3조 1064억원으로 1위를 차지했다. 계룡건설은 전년보다 1312억 원 증가, 처음으로..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 과태료 부과 무시한 채 불법광고물 부착 과태료 부과 무시한 채 불법광고물 부착

  • 한성숙 총리, ‘충청권을 반도체 성장축으로’ 한성숙 총리, ‘충청권을 반도체 성장축으로’

  • 민선9기 재정혁신 발표하는 허태정 대전시장 민선9기 재정혁신 발표하는 허태정 대전시장

  • ‘더위 조심하세요’ ‘더위 조심하세요’