[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. [현장취재]충남대학교 총동창회, 총학생회와 2만 학우에게 호소문 발표
  2. [현장취재]충남대학교 총동창회, 김정겸 총장에게 입장문 전달
  3. [현장취재]대전크리스찬리더스클럽 9월 예배
  4. 당진푸르지오3차 입주민, 투기꾼 탓에 추가 분담금 위기 맞자 '어깨띠' 매고 거리로
  5. 차례상 차리기 배우는 어린이들
  1. 한기대 생활관, 2026학년도 '관생의 밤' 성료
  2. 천안시, 청년층 '에이즈 예방·인식 캠페인' 나서
  3. 상명대, AI가 여는 콘텐츠의 미래…'충남 뉴콘텐츠 아카데미 특강' 성료
  4. 오라클피부과 천안쌍용점, 추석 맞아 천안시복지재단 4100만원 상당 화장품 후원
  5. 천안시청 좌식배구팀, 전국장애인체전 12연패 달성

헤드라인 뉴스


"마통 금리가 왜 이래"... 만기 연장 금융소비자 높은 금리에 화들짝

"마통 금리가 왜 이래"... 만기 연장 금융소비자 높은 금리에 화들짝

마이너스통장 만기를 연장한 금융소비자들이 많게는 두 배 이상 오른 금리에 볼멘소리가 터져 나오고 있다. 20일 은행연합회에 따르면 7월 말 기준 주요 시중은행인 KB국민·신한·하나·우리·NH농협은행의 신용점수 901~950점 차주에게 적용한 신용한도대출(마이너스통장) 금리는 연 4.66~5.37%를 기록했다. 신용점수 951~1000점의 최고 신용등급 차주에게 적용하는 마이너스통장 금리도 연 4.51~5.28%로 5%를 넘어서기도 했다. 전체 신용등급에서 평균 금리는 KB국민은행이 연 4.59%, 농협은행 4.93%를 제외하면 대부..

[2027 수시로 간다-대학의 색, 미래의 선택] 첫 학기 등록금 ‘0원’…대덕대, 진로 선택의 폭 넓힌다
[2027 수시로 간다-대학의 색, 미래의 선택] 첫 학기 등록금 ‘0원’…대덕대, 진로 선택의 폭 넓힌다

2027학년도 대학 수시모집 원서접수가 9월 7일 시작됐다. 일반대와 함께 전문대도 수시 1차 원서접수에 들어가 9월 30일까지 지원자를 받는다. 전문대는 전공교육과 현장실습을 연계해 비교적 짧은 기간에 산업 현장에서 필요한 직무역량을 기르는 데 초점을 둔다. 간호·보건과 반도체·인공지능(AI), 국방, 조리·제과제빵, 뷰티·반려동물, 문화콘텐츠 등 학과에 따라 교육과정과 자격 취득, 졸업 후 진로도 뚜렷하게 나뉜다. 중도일보는 2027학년도 수시모집을 진행하는 대전지역 전문대의 특성화 분야와 현장 중심 교육, 취업 경쟁력을 차례로..

2026 추석 차례상 19만 6630원… 지난해보다 1.5% 줄었다
2026 추석 차례상 19만 6630원… 지난해보다 1.5% 줄었다

2026년 추석 차례상 차림 비용이 지난해보다 1.5% 내려 평균 19만 6630원으로 조사됐다. 한국농수산식품유통공사(aT, 사장 홍문표)는 추석을 1주일 앞둔 지난 18일 전국 22개 지역의 전통시장 17곳과 대형유통업체 36곳에서 가격을 조사했다. 조사 대상은 4인 가족 차례상에 필요한 채소·과일·축산물 등 8개 부류 24개 품목이다. 결과를 보면, 평균 차림 비용은 지난해 추석 1주 전보다 1.5% 낮았다. 추석을 코앞에 두고 대규모 할인 행사가 이어진 영향이다. 부류별로는 축산물이 지난해보다 2.5% 올랐다. 반면 과일류는..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 차례상 차리기 배우는 어린이들 차례상 차리기 배우는 어린이들

  • ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득 ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득

  • 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검

  • ‘대한민국의 情을 보냅니다’ ‘대한민국의 情을 보냅니다’