[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 본사 (주)레인보우로보틱스 시총 '10조 클럽' 가입
  2. [지선 D-100] '대권주자' 대전충남 통합시장 與野 혈전 전운
  3. 6·3 지선 판세 뒤흔들 대전충남 행정통합 슈퍼위크 열린다
  4. [지선 D-100] 충청 명운 달린 6·3 지방선거… 100일간 열전 돌입
  5. [지선 D-100] 금강벨트 판세 안개 속 부동층 공략 승부처
  1. 대전시 청년만남지원 사업 통해 결혼까지 골인
  2. '구즉문화센터'개소... 본격 운영
  3. 대전 중앙로지하상가 입찰조회수 조작 의혹 '혐의없음'... 상가 정상화 길로 접어드나
  4. 폐지하보도를 첨단 미래농업 공간으로
  5. [지선 D-100] 민주 “충청 100년 비전” vs 국힘 “무너진 정의 회복”

헤드라인 뉴스


대전·충남 특별법 본회의 앞두고 지역 與野 전면전

대전·충남 특별법 본회의 앞두고 지역 與野 전면전

대전·충남 행정통합 특별법안이 24일 국회 본회의 상정을 앞두고 여야가 또 다시 정면 충돌하며 긴장이 고조되고 있다. 대전·충남 행정통합을 둘러싼 공방이 보혁(保革) 양 진영의 장외투쟁으로 확산된 가운데 지역에서도 신경전이 격화되는 양상이다. 23일 정치권에 따르면, 국민의힘 대전 동구·유성구·대덕구 당협위원장은 이날 대전시의회에서 기자회견을 열고 "민주당은 지방의회 의견청취 및 주민투표 등 필수적 절차를 누락해 입법절차상 중대한 하자가 있는 위법한 통합법안을 즉각 철회하라"고 목소리를 높였다. 이들은 특히 더불어민주당 박정현 의원..

대전·충남 `울고`, 세종 `웃고`…건설업계 실적 지역 별 희비
대전·충남 '울고', 세종 '웃고'…건설업계 실적 지역 별 희비

대전·세종·충남지역 건설업계의 지난해 기성 실적이 지역별로 희비가 엇갈렸다. 대전과 충남지역 건설사는 건설 경기 침체 장기화의 영향으로 기성액 규모가 감소한 반면, 세종 건설공사 실적은 상승을 이뤄내면서다. 전반적인 어려움 속에서도 대전에서는 (주)부원건설과 (주)장원토건, (주)지용종합건설 등의 약진이 두드러졌다. 반면, 충남과 세종에서는 오랜 기간 기성액 1위를 지켜오던 기업들이 자리를 내주며 순위 변동이 일어났다. 23일 대한건설협회 대전·충남·세종시회에 따르면 2025년 대전지역 건설업체 기성 실적은 전년대비 1.9% 감소한..

`세종 행정수도` 개헌 불붙나…국민 절반 이상 "수도 규정 바꿔야"
'세종 행정수도' 개헌 불붙나…국민 절반 이상 "수도 규정 바꿔야"

참여정부 시기 관습헌법에 가로막힌 세종 행정수도 완성이 새로운 국면에 접어들었다. 국민 절반 이상이 서울의 영속적 수도 지위 대신 개헌을 원하면서다. 이는 역으로 행정수도 완성에 대한 국민적 열망이 상당한 것으로도 풀이된다. 수도권을 비롯해 전국 모든 권역에서 우리나라의 수도 규정 방식을 바꾸자는 의견이 우세한 것으로 나타났다. 오는 6·3 지방선거와 개헌 동시 투표 요구 여론이 높은 만큼, 세종 행정수도 지위 부여에 관한 개헌안 역시 투표 대상에 오를 수 있을지 주목된다. 23일 국회에 따르면 국회 사무처는 지난 5~20일 18세..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 101일 앞으로 다가온 지방선거 101일 앞으로 다가온 지방선거

  • 설 연휴가 남긴 ‘쓰레기 산’ 설 연휴가 남긴 ‘쓰레기 산’

  • 제9회 지방선거 기초자치단체장 및 광역·기초의원 예비후보 등록 제9회 지방선거 기초자치단체장 및 광역·기초의원 예비후보 등록

  • 윤 전 대통령 1심 선고에 쏠린 눈 윤 전 대통령 1심 선고에 쏠린 눈