책소개
베스트셀러 《수학의 쓸모》 후속작
“미적분의 본질을 꿰뚫는 책”
_최영기, 서울대학교 수학교육과 교수, 《이런 수학은 처음이야》 저자
미적분은 어렵다. 사실이다. 미적분을 현장에서 직접 활용하는 공학자들도 미적분을 수학에서 가장 어려운 분야로 꼽는다. 전문 분야에서 쓰이는 미적분은 실제로도 그...
이차함수를 통해서 로켓이 어디 떨어지는지 알 수 있다고 중학교 때 우스갯소리로 들은 기억이 있는데 책에서는 미적분을 통해서 정밀하게 계산을 통해 항공역학이나 그런 곳에 실용적으로 쓰일 수 있다고 했다. 기후변화 온도 변화 추이를 계산할 수 있는 함수가 존재한다는 사실은 처음 알게 됐다.
미분, 적분은 모두 극한의 개념에서 출발을 한다. 무한에 대한 것은 종교적으로 해석이 되기도 했다. 다만 무한이라는 개념은 논란의 여지가 있어도 수학적으로 미분, 적분이라는 도구처럼 극한으로 특정 변수를 크게 올렸을 때 값이 수렴하는 것, 그것이 포인트이고 미분이나 적분이나 변화량이라는 것에 초점을 맞춰서 활용이 된다는 사실을 인지해야 한다고 생각을 했다.
Ⅰ. 혁명의 시작, 순간 속도를 계산하라: 가속도
☞ 아이작 뉴턴(1666): 천체의 움직임(순간의 속도)을 수학적으로 설명
1.세상에 움직이지 않는 것은 없다
☞달이 지구를 도는 것은 곧 지구를 향해서 계속 떨어지고 있다. 천상에 있는 달=지상에 있는 사과→서로 잡아당기고 있다.
17C 이전
▶눈으로 움직임을 볼 수 없는 빠른 속도의 움직임 인지하지 못함
▶천상계 운동:신의 영역으로 간주
17C 이후
▶등속직선운동:갈릴레오 갈릴레이→작은 구슬로 경사면을 따라 굴리는 실험→외부 간섭이 없는 한 운동하는 물체는 본래의 속도를 유지하려 함
ex)가시적 움직임:자동차, 비행기, *비가시적 움직임:모든 자연, 공기
지구의 자전 속도: 시속 1,660km..
<중 략>
지금도 미적분은 진행 중!!!
어느날 스쳐가듯 TV를 보는데 프로그램의 제목은 정확히 기억나지 않으나 여성 연구원이 말했던 요점은 선명하게 기억하고 있다. 인생을 살면서 어떤 문제가 잘 풀리지 않을 때는 수학 관련 책을 읽는다는 내용이었다. 최근에도 새로 나온 수학 관련 책을 읽고 있는데 영상이 너무 빨리 지나가 미처 제목을 받아 적지는 못하였으나, 나도 한 번 실천 해봐야 겠다는 마음으로 서점에 들렀다. 학창 시절 유독 어렵게 느껴졌던 수학 내용은 미적분과 확률, 통계였던 것 같다.
어른이 된 지금까지도 미적분의 정확한 뜻을 모르고 있었기에 너무 어렵지 않은 수학 관련 도서가 있는지 찾아보았다. 그러다가 그다지 두껍지 않은, 제목도 마침 미적분이어서 가벼운 마음으로 읽기 시작하였다. 우리의 일상생활 속에서 실제적으로 미적분이 어떻게 응용, 활용되고 있는지, 왜 알아야 하는지 등의 내용이었다.
막상 책을 읽으니 생각과는 달리 미분과 적분이라는 단어 자체의 뜻은 지극히 쉬웠다. 수학 전공자가 아닌 내가 미분·적분의 개념을 아무것도 모르는 사람들에게 우리의 인생 주기를 예를 들어 나름대로 적용해 보았다.
『미적분의 쓸모(미래를 예측하는 새로운 언어)』는 미적분학이 단순히 수학적 이론에 그치지 않고, 우리의 일상과 미래 예측에 어떻게 중요한 역할을 할 수 있는지에 대해 설명하는 책입니다. 저자 이강원은 미적분학을 어렵고 추상적인 수학적 개념으로만 보는 시각에서 벗어나, 이를 실생활과 직결시켜 설명하고 있습니다. 이 책은 미적분학이 단순히 학문적인 분야가 아니라, 우리가 살아가는 사회에서 어떻게 유용하게 쓰일 수 있는지, 또 미래를 예측하는 데 어떻게 활용될 수 있는지에 대해 독자들에게 깊은 통찰을 제공합니다.
1. 미적분학의 중요성
미적분학은 수학의 한 분야로, 우리가 경험하는 다양한 변화와 흐름을 이해하는 데 필수적인 도구입니다.
최적화란 여러 선택지 중 한 가지를 선택해야 하는 경우 어떤 선택이 최적의 선택인지 알아내는 것을 말한다. 이러한 최적화를 수학적으로 말한다면 최적화의 대상인 목적함수의 극댓값 또는 극솟값을 구하는 문제라 할 수 있다. 이때 극댓값을 구하는 경우라면 높여야 할 이윤이나 성능이 될 것이고, 극솟값의 경우라면 낮춰야 할 시간이나 비용 등이 될 것이다. 목적함수를 미분하여 미분 값이 0이 되는 지점을 찾으면 되는 문제이지만, 실생활 속 목적함수는 우리가 아는 함수가 아니다.
학창 시절에 미적분을 배울 때, 가장 많이 했던 생각은 바로 이것이었다. "이걸 배워서 어디다 활용하지?" 주위를 둘러보면 미적분의 지식이 필요한 곳이 내 눈에는 잘 보이지 않았기에 때문이었다. 그래서 미적분은 내게 가성비가 한없이 떨어져 보였다. 게다가 수학에서 가장 어려운 부분이라 이해하는 데 들이는 수고가 엄청났는데 정작 그만한 수고를 하고도 내 머리에 간직하는 것 말고는 다른 용처가 없었으니까 말이다. 이런 내 생각이 문자 그대로 절대적인 오해였다는 것을 최근에 만난 한 책을 통해 깨닫게 되었다. 바로 <미적분의 쓸모>란 책이다.
이 책은 평생 미적분을 다뤄온 공학자가 저술했다. 미적분 활용의 최전선에 있는 저자가 금융공학, 항공우주공학, 의료공학, 천체물리학 등의 최신 경향들과 함께 일상 속에서 보통 사람들도 미적분을 활용할 수 있다는 것을 생생히 보여준다. 전작 <수학의 쓸모>와 마찬가지로 수학적 사고가 얼마나 쓸모 있는지 보여주는 책이다.
그동안의 미적분 교양서는 주로 ‘미적분을 얼마나 쉽게 이해하고 풀 수 있는가’에 초점을 두었다. 하지만 <미적분의 쓸모>는 다르다. 이 책은 수학의 쓸모에 눈 뜬 사람들 그리고 여전히 ‘계산’이라는 말만 들어도 머리가 지끈지끈한 사람들도 쉽게 읽고 이해할 수 있는 미적분 활용법을 담았다. 무엇보다 읽기조차 어려운 수식이 보이더라도 직접 풀 일이 없도록 배려했다. 반갑게 들릴지는 모르겠지만, 실제로도 미적분 계산은 너무 복잡해서 컴퓨터에 맡길 수밖에 없는 것이 현실이다.
저자는 단순 공식을 적용해 활용하는 방법을 설명하는 것이 아니라 개념을 설명하고 개념에 관한 뜻으로 과거, 현재, 미래를 설명하며 어휘 또한 정확하게 집고 넘어간다. 마치 하나를 알면 모든 것에 적용해 볼 수 있게 설명하고 있고 어떠한 현상을 보더라도 '이건 적분이구나, 미분이 쓰이겠구나'라고 자연스럽게 이해할 수 있도록 사진과 그래프, 그림이 많이 내포되어 있다.
1. 이 책을 선정한 이유
수학이라는 과목을 배우면서 수학의 쓸모 즉, 수학을 무슨 용도로 쓰고 그 쓰는 이유 등 여러 가지의 의문점을 갖고 공부를 했었다. 수학2를 배우면서 미분, 적분이라는 단원을 배우기 시작하면서 수학의 용도가 더욱더 궁금해졌고 실생활에 어떻게 사용되고 어떤 분야에서 폭넓게 사용이 되는지 궁금점이 생겨 이 책을 선정하게 되었다. 미적분을 배우면서 함수의 그래프 형태, 미분하는 과정, 적분하는 과정 등이 신선했고 이런 것이 호기심을 자극했다. 그래서 미분, 적분에 대해 깊이 있게 배워보면서 깨달음을 얻기 위해 이 책을 읽게 되었다.
2. 줄거리
이 책은 미적분의 탄생과 시작, 발전 과정 등을 다양한 예시를 통하여 설명해 주고 있다. 아이작 뉴턴과 같은 위대한 학자의 업적을 토대로 미적분이 어떻게 탄생하였으며 또한 그 활용성을 보여주고 있다.
이 책에서는 가속도, 최적화, 적분, 미분방정식, 미적분의 실생활 응용의 다섯 주제로 미분과 적분의 쓸모를 설명한다.
첫 주제는 가속도이다. 미분이 무엇인지를 직관적으로 설명하며 시간에 따른 물체 움직임의 순간적 변화가 어떻게 사용하는지를 설명한다.
둘째 주제는 최적화(Optimization)이다. 목적함수의 최대/최솟값을 구하는 최적화는 일상생활에서 널리 사용된다는 것을 예시를 들어 설명한다. 이러한 최적화가 인공 신경망에 사용되며 인공지능과도 연계될 수 있음을 설명한다.
셋째 주제는 적분인데, 입체도형의 넓이를 구하는 구분구적법과 함수 곡선의 길이 구하기, 면적계의 원리 등을 설명하고, 수많은 2차원 이미지를 연산하여 3차원 물체의 형상을 알아내는 CT의 원리에 적분이 들어가 있음을 설명한다.
가족들이랑 이야기를 하면서, 미적분이 주제로 나왔다. 미적분 문제가 너무 어렵다고 말하자 가족들이 나에게 미적분이 무엇이냐 물어봤다. 고등학교 3학년에 올라와서 푼 미적분 문제만 해도 몇 백개가 넘겠지만, 질문에 쉽게 대답하지 못했다. 문제를 풀 때에는 미분과 적분을 하는 방법만 알면 됬기에, 딱히 미적분이 무엇인지 생각할 기회는 없었다. 따라서 미적분 교양책을 읽어보기로 결심했고, ‘미적분의 쓸모’라는 책을 읽게 되었다.
책을 펼치자 마자, ‘미분을 한 단어로 정의하면 변화이다.’ 라는 구절이 있었다. 더 상세히 말하자면 상태의 변화를 이해하는 수학이라고 쓰여있었다. 실제로 미적분을 만든 사람이라고 불리는 뉴턴의 생각도 비슷했다. 현재 우리가 사용하는 식은 라이프니츠의 생각에서 나온 것이지만, 뉴턴 또한 기하학적인 접근으로 미적분의 개념을 창조했다.
‘미적분의 쓸모’는 수학자이자 교육자인 한화택 저자의 미적분 관련 에세이이다. 작가는 고등학교 시절부터 대학교까지 줄곧 문과생이었던 본인이 왜 이과 공부를 하게 되었는지 설명한다. 또한 여러 가지 수식이나 그래프 없이 직관적으로 이해할 수 있는 미분방정식 풀이법을 소개하기도 하고, 미분과 적분이라는 개념 자체보다 이를 어떻게 활용하는지 아는 것이 훨씬 중요하다고 강조한다. 나아가 현대 사회에서는 다양한 분야에서 미적분 지식이 필요하기 때문에, 이공계 학생뿐만 아니라 인문사회계열 학생들도 미적분을 잘 알고 있어야 한다고 말한다.
‘미적분의 쓸모’는 미적분이라는 수학 개념을 중심으로 세상을 바라보는 새로 운 관점을 제시한다. 저자는 고등학교 시절 문과였지만 미분법과 적분법을 공 부했고, 이후 전공 선택 과정에서 이과 계열 학과를 선택했다. 덕분에 대학교 때부터 통계학과 경제학을 복수전공하게 되었고, 현재는 서울대학교 경영대학 객원교수로 재직 중이다. 따라서 본 책은 자연스럽게 인문학과 과학 기술 분야 를 넘나드는 내용을 담고 있다. 먼저 1부에서는 현대 사회에서 미적분이 어떻 게 활용되고 있는지 설명한다. 예를 들어, 금융 시장 분석이나 주식 투자 전략 수립에는 확률론 및 수리통계학 지식이 필요한데, 여기서 미적분 이론이 사용 된다.