[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. [월요논단] CTX(충청권 광역급행철도) 출발역을 서대전역으로
  2. "검증된 실력 원팀 결집" VS "결선 토론회 수용해야"
  3. 지방선거에 대전미래 비전 담아야
  4. 與 지방선거 충청경선 수퍼위크…뜨거워지는 금강벨트
  5. 대전 동구, 신흥문화·신대소공원 재조성…주민설명회 개최
  1. 대전도시공사, 대덕구 평촌지구 철도건널목 안전캠페인
  2. 대전시 3년 연속 메이커스페이스 공모 선정
  3. 대전 서구, ‘아트스프링’ 10일 개막…탄방동 로데오거리서 개최
  4. 코레일, 의왕 철도박물관 설계공모 ‘T Museum’ 선정
  5. 월평정수장 주변 샘솟는 용출수 현상 4곳…"원인 정밀조사 필요"

헤드라인 뉴스


중동사태로 공사비↑사업성↓… 대전 재개발·재건축 사업 제동

중동사태로 공사비↑사업성↓… 대전 재개발·재건축 사업 제동

대전 재개발·재건축 현장 곳곳에서 시공사를 구하지 못해 사업에 제동이 걸리는 사례가 잇따르고 있다. 부동산 침체로 미분양이 속출하는 상황에서 중동 사태로 공사비까지 급등하자 사업성을 우려한 건설사들이 소극적인 태도를 보이고 있기 때문이다. 6일 정비업계에 따르면 대전 중구의 한 재개발 조합은 시공사 선정을 앞두고 난항을 겪고 있다. 입찰에 나섰던 시공사가 중동 사태를 이유로 서류 제출을 미루면서 일정에 차질이 빚어졌기 때문이다. 해당 구역은 이달 중 총회를 열어 시공사 선정을 마무리할 계획이었지만, 일정이 미뤄졌다. 해당 조합 관계..

대전, 이스포츠 수도 입지…`이터널 리턴`과 `배틀그라운드 모바일` 유치
대전, 이스포츠 수도 입지…'이터널 리턴'과 '배틀그라운드 모바일' 유치

대전시가 국내·외 대형 이스포츠 대회와 프로 리그를 연이어 유치하며 '이스포츠 수도'로서 입지를 공고히 다지고 있다. 6일 대전시에 따르면 시와 대전정보문화산업진흥원은 '2026 미드 시즌 인비테이셔널(이하 MSI)' 국제 대회 유치에 이어, '이터널 리턴'과 '배틀그라운드 모바일' 2026년 프로 정규시즌 유치까지 성공했다. 이에 따라 올해 '이터널 리턴 마스터즈 파이널 대회'와 '배틀그라운드 모바일 프로시리즈(이하 PMPS)' 모두 대전에서 열린다. 두 종목 모두 한국에서 빠르게 성장 중인 인기 게임으로, '이터널 리턴'은 20..

민주당 대전시장 후보 결선에 쏠린 눈… `허태정 vs 장철민` 본격화
민주당 대전시장 후보 결선에 쏠린 눈… '허태정 vs 장철민' 본격화

6·3 지방선거 더불어민주당 대전시장 후보 선출을 위한 결선투표를 앞두고 장철민 국회의원과 허태정 전 대전시장 간 경쟁이 본격화되고 있다. 장 의원이 1차 경선에서 탈락한 장종태 의원과의 '장장 연대'를 고리로 기세를 올리는 반면 허 전 시장은 풍부한 행정 경험을 바탕으로 대전형 정책공약을 띄워 맞불을 놨다. 먼저 장철민 의원은 6일 장종태 의원과 함께 대전시의회 기자실을 찾아 '원팀 정책연대'를 공식 선언했다. 이날 기자실 방문과 기자회견은 두 의원의 '장장 연대'를 대외적으로 공식화하는 자리였다. 연대에 따라 장철민 의원은 장종..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 중동전쟁 장기화에 요소비료 수급 불안 중동전쟁 장기화에 요소비료 수급 불안

  • 꿈돌이 선거택시 대전 도심 달린다 꿈돌이 선거택시 대전 도심 달린다

  • ‘용접은 내가 최고’ ‘용접은 내가 최고’

  • 벚꽃 활짝…대전에 봄 왔네 벚꽃 활짝…대전에 봄 왔네