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대수학은 방정식의 다양한 부분을 나타내기 위해 기호와 문자, 그리고 수를 사용하는 수학의 한 분야이다. 즉 대수학은 보통 방정식에서 문자나 기호 뒤에 숨겨진 값을 찾아내는 방법을 다룬다.
대수적인 표현에는 일반적으로 상수(고정값을 갖는)와 변수를 포함하고 있다. 원의 둘레에 관한 대수적인 표현은 다음과 같다.
c=2πr
이 방정식에서 c(둘레)와 r(반지름)은 변수이고, 2π는 상수이다.
정의에 의해 방정식은 같은 값을 가지는 두 개의 부분(등호, =로 연결된)을 가지고 있다. 두 변의 크기가 다른 경우에는 >, <의 기호로 연결된다.
알아두면 편리하고 유용한 정의
문자와 수를 더하거나 빼지 않고 곱하기나 나누기만을 포함하고 있는 대수적인 표현을 단항식이라고 한다(곱하기나 나누기로 연결된 문자나 수가 +나 -로 연결된 것을 다항식이라고 한다).
두 개의 항으로 이루어진 대수적인 표현을 이항식이라고 한다.
2m+3
세 개의 항으로 이루어진 대수적인 표현을 삼항식이라고 한다.
a+b+c
세 개 이상의 항으로 이루어진 대수적인 표현을 다항식이라고 한다.
a+b+c+d
방정식의 형태
기본 방정식은 등호로 연결된 두 부분으로 이루어져 있다.
2a-5=27
이차방정식은 이차항을 포함하는 방정식이다.
x2+2x-15=0
연립방정식은 두 개 이상의 방정식을 동시에 성립시키는 미지수의 값을 찾아내야 하는 방정식을 말한다.
2a-b=5
3a+2b=18
(a=4, b=3)
피타고라스의 정리
피타고라스의 정리는 직각삼각형의 빗변의 제곱은 다른 두 변의 제곱의 합과 같다는 것이다. 이것은 다음과 같은 방정식으로 나타낼 수 있다.
C2=A2+B2
이 정보를 알고 있으면–그리고 직각삼각형의 두 변의 길이를 알고 있으면-나머지 한 변의 길이를 쉽게 계산할 수 있다.
다음 그림에서 빗변 C의 제곱은 두 변 A와 B의 제곱의 합과 같아야 한다. 만약 A가 4㎝라면 제곱이 16이고, B가 3㎝라면 제곱이 9가 된다. 따라서 빗변 C의 제곱은 16+9 즉 25이다. 계속해서 25의 제곱근은 5이므로 C는 5㎝가 된다.
C2=A2+B2
25=16+9
C=5
페르마의 마지막 정리
페르마의 마지막 정리는 1621년 출간된 고대 그리스의 디오판투스(Diophantus)의 《아리스메티카(Arithmatica)》의 여백에 페르마(Fermat)가 써놓은 정리이다. 이 노트는 페르마의 사후 발견되었고 원본은 전해지지 않지만, 페르마의 아들이 출판한 책을 통해 사본이 후세에 전해질 수 있었다.
페르마의 마지막 정리는 다음과 같다.
n>2 경우, xn+yn=zn을 만족시키는 0이 아닌 정수 x, y, z는 존재하지 않는다.
페르마는 이에 대한 증명을 여백이 충분하지 않다는 이유로 남기지 않았고, 350여 년 동안 수많은 수학자들의 자존심을 상하게 한 그 증명법은 1993년에 발견되었다.
• 대수학이란 말은 9세기에 ‘균형과 복원에 관한 책’을 출판한 이슬람 수학자 무하마드 이븐 무사 알 콰리즈미(Muhamad ibn-Musa Al-Khwarizmi)가 처음 사용했다[아랍어에서 복원을 알 자브(al-jabr)라고 한다].
• 피타고라스의 정리는 피타고라스가 아니라 그의 추종자 중 한 사람이 알아냈을 가능성이 크다.
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글
영국 과학박물관의 과학자이자 수학자로, 옥스퍼드 사전 편찬 작업에 컨설턴트로 참여했다. 테크놀로지, 우주 등 다양한 과학 분야에서 일반인을 위한 작품을 집필 중에 있다.