[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. 대전 트램 또 지연되나…8개월째 호남선 비개착공사 시공사 선정 난항
  2. 한성숙 국무총리, 청도 운문댐 방문
  3. 당진시 파견 충남 공무원, 농가보조금 약 12억 원 횡령…충남도, "엄정 조치할 것"
  4. 대전시 충남도 공공기관 2차이전 정주여건 확보 시급
  5. 서산 사과농업 '스마트 전환' 본격화, 48억 투입해 미래형 과수원 만든다
  1. 대전시 감사위 ‘트램 개통 지연’ 감사 착수
  2. 국가재정범죄 수사 대전중수청으로… 관세·국세 수사 전문인력 주목
  3. 국립대 '등록금 0원' 검토… 대전 대학가 셈법 복잡
  4. [주말사건사고] 폭염 속 대전·충남서 아파트 화재·정전 잇따라…주민 대피·불편
  5. 충청권 의대 7곳 신입생 10명 중 7명 ‘지역선발’… 대전도 69.7%

헤드라인 뉴스


교실 밖에서도 수능시계는 간다… 마지막 선택형 수능 D-100

교실 밖에서도 수능시계는 간다… 마지막 선택형 수능 D-100

2027학년도 대학수학능력시험(수능) D-100을 하루 앞둔 10일 대전의 한 스터디카페. 고3 수험생 강민주(19) 양은 태블릿PC로 온라인 강의를 들은 뒤 오답노트를 펼쳐 부족한 부분을 다시 확인했다. 지난주까지 학교에서 방학 중 자율학습에 참여했던 강 양은 이번 주엔 도서관과 스터디카페를 오가며 수능 준비를 이어가고 있다. 인강으로 개념 이해가 부족한 단원을 다시 공부하고 필요한 과목은 단과강좌를 들으며 자신에게 맞춘 학습계획을 소화한다. 강 양은 "밖은 폭염이라는데 우리는 더위를 느낄 새도 없다"며 "남은 기간에는 모의평가에..

대전시 감사위 ‘트램 개통 지연’ 감사 착수
대전시 감사위 ‘트램 개통 지연’ 감사 착수

대전시 감사위원회가 막대한 사업비 부담과 개통 지연에 시민 불편을 초래한 도시철도 2호선 트램 사업에 대해 전격 감사에 착수한 것으로 파악됐다. 인수위 점검 과정에서 민선 8기 트램 사업 지연 및 사업비 은폐 의혹에 이어 최근 일부 공구 시공사 선정 지연 문제까지 불거지면서 그간 사업 추진 전반이 도마 위에 오를 것으로 예상된다. <중도일보 2026년 8월 10일 자 1면 보도> 감사 결과에 따라선 트램 사업이 지연된 원인을 규명하는 과정 속 공직사회 일각의 책임추궁 등 후폭풍이 거셀 것으로 보인다. 10일 중도일보 취재 결과 최근..

대전 선도지구 공모 탈락 구역들, 2차 공모 준비 `분주`
대전 선도지구 공모 탈락 구역들, 2차 공모 준비 '분주'

대전 노후계획도시 정비 선도지구 1차 선정 이후 탈락한 구역들의 움직임이 분주하다. 올해 10월 또는 11월 전반적인 선정 방식 등이 발표될 예정인 가운데 탈락구역 대부분은 1차 탈락 원인 분석과 동시에 주민대표단 구성을 위한 사전 작업에 나서는 등 재도전을 준비하고 있다. 10일 대전시와 정비업계 등에 따르면 대전 선도지구 1차 선정에 도전한 구역은 1구역(상록수·상아·초원·강변) 3899세대과 7구역(향촌·파랑새) 2056세대, 8구역(은초롱·꿈나무·샘머리1·샘머리2·둥지) 5440세대, 9구역(수정타운) 2010세대, 11구역..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘에어컨 파워냉방으로 틀었음’ ‘에어컨 파워냉방으로 틀었음’

  • 광복절 앞 태극기 나눔 광복절 앞 태극기 나눔

  • 쓰레기와 악취에 몸살 앓는 으능정이거리 쓰레기와 악취에 몸살 앓는 으능정이거리

  • 도심 속 시원한 물놀이 도심 속 시원한 물놀이