수학의 정석

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[차현우] 실력편 미적분I (2014) - 함수의 미분
기울기의 정의

미분계수를 공부하다가 기울기가 왜 그렇게 생기는지 까지 도달했습니다. 그러고보니 기울기를 그냥 y증분/x증분이라고 외웠지 왜 기울기가 그 값인지는 안배웠더군요. 그래서 다시 찾아보니까 기울기는 수평면에 대해 경사면이 기울어진 정도를 표시하기 위함이고 이걸 각으로 표현하면 계산이 불가하므로 '그냥'!!!!! 그렇게 정했고 그러면 경사면의 각도가 큰쪽이 더 큰 값이 나오는 등, 합리적인 값이 나온다고 설명이 된 곳이 많더군요.. 그러나 저는 수학자들이 이렇게 멍청한 이유를 가지고 기울기를 정의했다고 믿기 어렵습니다. 지금까지 제가 봤던 수학은 정말 그 어떤식으로라도 꼬투리를 잡거나 반박하지 못하는 매우 엄밀한 학문이었거든요. 근데 용어 이름붙이는 것도 아니고 왜 기울기가 이럼? 그냥 그렇게 정함. 너무 힘빠지는 대답이고 비논리적인 대답인것 같아서요;. 귀찮으시겠지만 기울기가 왜 생겼는지도 궁금합니다.

직선의 기울기란 말 그대로 어떤 직선이 기울어진 정도를 수로 표현한 값입니다. 사실 과거에는 이를 '공리'로 취급하였습니다. 하지만 한 직선에 대하여 기울어진 정도는 항상 일정하다는 것을 도형의 닮음을 통해서 확인할 수 있고, 이를 통해 하나의 개념으로 '정의'를 한 것입니다. 이러한 기울기를 수치로 나타냄으로써 굉장히 큰 거리를 측정해야 하는 상황에서 그 거리를 직접 측정하지 않고, 비율을 통하여 간접적으로 측정할 수가 있게 되었습니다. 사실 기울기뿐 아니라 모든 개념들이 정의되는 가장 큰 이유는 새로운 내용을 진행해가는 과정에서 기존의 개념들만으로 더 이상의 엄밀한 진행이 힘들 때, 새로운 개념을 도입하여, 더욱 더 엄밀하고 매끄럽게 진행하기 위해서입니다. 기울기 역시 마찬가지로, 이 기울기라는 개념을 통해서 기하학의 다른 요소들에 도입하기 위한 정의라고 생각하시면 좋을 것 같습니다. 학생이 생각하기에 조금 맥빠지는 말이겠지만, 모든 '정의'란 본래 '그렇게 정함' 입니다. 물론 그렇게 정하는 이유가 있지만, 그 이유에 대한 부분은 수학적으로 굉장히 엄밀하지는 않습니다.

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