[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. 고속도로 통행료 20번 넘게 안 낸 차량 37만대…4년 새 두 배
  2. [박헌오의 시조 풍경-32] 시의 몰골
  3. '통닭 거리'와 '화성행궁'의 조화… 수원이 미식 관광지로 뜬다
  4. 몸짓으로 채우는 원도심…대전ART마임페스티벌 10월 16일 개막
  5. 빈집털이 예방부터 절도범 검거까지…대전경찰, 추석 연휴 맞춤형 순찰·신속 대응
  1. 더불어민주당 대전시당, 추석 맞이 민생활동… "이웃에게 따듯한 온기를"
  2. 대전 국공립 중학교 내 정보교사 배치 10곳 중 4곳 불과
  3. "계좌에 '급여' 정보 표시 안할 땐 금리 감면 혜택 못 받는다"
  4. 이서영 충남경찰청장, 귀성길 교통안전 집중 점검
  5. 42㎞ 완주 사족보행로봇 '라이보2' 최적설계 연구 네이처에 게재

헤드라인 뉴스


갑천습지에 일제 금 수탈현장…동굴입구와 산책로 기초 드러나

갑천습지에 일제 금 수탈현장…동굴입구와 산책로 기초 드러나

대전 갑천습지와 도솔산에 일제강점기 금을 수탈한 광산의 존재가 근래에서야 알려진 가운데 동굴 입구로 추정되는 장소가 또다시 발견됐다. 또 갑천습지 산책로가 유실된 지점에서 돌을 차곡차곡 쌓아 하단 기초를 다진 흔적이 드러나면서 이곳에 산책로가 일제의 금 광산에서 채석한 돌을 운반하는 목적으로 조성되었을 가능성이 제기된다. ▲1974년까지 관찰되는 광산 입구 26일 중도일보 취재를 종합하면, 대전 갑천습지와 도솔산 그리고 월평공원이 있는 서구 월평동에서 광산으로 개발되었을 것으로 여겨지는 동굴 입구 추정지가 새롭게 발견됐다. 갑천을..

형소법 개정 일주일 앞두고… 명칭부터 수사 인력 어떻게 달라지나
형소법 개정 일주일 앞두고… 명칭부터 수사 인력 어떻게 달라지나

내달 2일 개정 형사소송법 시행과 공소청·중대범죄수사청 출범을 앞두고 대전지역 형사사법 체계에도 큰 변화가 시작된다. 가장 큰 변화는 검사의 직접 수사와 보완수사가 사라진다는 점이다. 지금까지 경찰이 송치한 사건을 검사가 검토한 뒤 필요한 부분을 직접 추가 수사할 수 있었지만 앞으로는 경찰에 보완수사를 요구하는 방식으로 바뀐다. 검찰청 역시 폐지되고 대전지검과 대전고검은 각각 대전지방공소청과 대전고등공소청으로 전환된다. 이에 따라 대전경찰의 수사 부담과 책임은 한층 커질 전망이다. 일반 형사사건의 1차 수사를 맡은 경찰 단계에서 사..

대전 국공립 중학교 내 정보교사 배치 10곳 중 4곳 불과
대전 국공립 중학교 내 정보교사 배치 10곳 중 4곳 불과

중학교 정보 수업 시수가 두 배로 늘어 2027년이면 전 학년에 적용되지만, 국·공립 중학교 세 곳 중 한 곳에는 정보교사가 없는 것으로 확인됐다. 특히 대전을 비롯해 강원, 전남, 전북 등의 지역에서는 정보교사 배치율이 절반 이하인 것으로 나타났다. 한병도 더불어민주당 의원(전북 익산시을, 국회 교육위원회)이 교육부로부터 제출받은 자료에 따르면, 2026년 3월 1일 기준 전국 국·공립 중학교 2657곳 가운데 정보교사가 배치된 학교는 1706곳(64.2%)에 그쳤다. 나머지 951곳(35.8%)은 정보교사 없이 정보 수업을 운영..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 세월이 지나도 변하지 않는 건 추석의 의미 세월이 지나도 변하지 않는 건 추석의 의미

  • ‘버스전용차로 시행중입니다’ ‘버스전용차로 시행중입니다’

  • ‘풍요롭고 즐거운 추석 명절 되세요’ ‘풍요롭고 즐거운 추석 명절 되세요’

  • 귀성객 맞이 서대전역 방역 ‘꼼꼼하게’ 귀성객 맞이 서대전역 방역 ‘꼼꼼하게’