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출처 친절한 과학
사전 수학

귀류법

다른 표기 언어 proof by contradiction , 歸謬法 동의어 배리법, 背理法, 반증법, 反證法

귀류법(歸謬法, proof by contradiction)은 증명하려는 명제의 결론이 부정이라는 것을 가정했을 때 모순되는 가정이 나온다는 것을 보여 원래의 명제가 참인 것을 증명하는 방법이다. 유클리드가 일찍이 2,000년 전에 소수의 무한함을 증명하기 위해 사용했을 정도로 오래된 증명법인 귀류법은 간접증명법으로, 배리법(背理法) 또는 반증법(反證法)이라고도 한다. ‘수식가 유리수가 아니다’를 귀류법으로 증명해보자.

수식가 유리수다'라고 가정하면, 수식 (a, b는 서로소)이다. 수식을 양 변 제곱하면 2a2=b2이므로 b2은 2의 배수다. b=2b´ (b´은 자연수)라고 하면 2a2=(2b´)2, 2a2=4(b´)2, a2=2(b´)2이므로 a2은 2의 배수다. 그러면 a도 2의 배수다. 이는 a, b는 서로소라는 가정에 모순이 된다. 따라서 수식가 유리수가 아니다.

유클리드처럼 ‘소수의 수는 무한하다’를 증명해보자. 먼저 ‘소수의 수는 유한개다’라고 가정하자. 그러기 위해서는 최대 소수가 있어야 하므로 그것을 p라고 하면, 소수는 2, 3에서 시작해서 p까지 계속된다.

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, ···, p

소수를 전부 곱하고 거기에 1을 더해 N을 만든다. 최대 소수를 p라 했으므로 N은 합성수여야 하며, N을 나눌 수 있는 소수가 존재한다. 2로 나누면 1이 남고, 3으로 나눠도 1이 남고, 5로 나눠도 1이 남고, ···, p로 나눠도 1이 남는다. N은 소수가 된다. 이것은 ‘소수의 수는 유한개이다’라는 가정에 모순된다. 그러므로 소수의 수는 무한하다.

N = 2 × 3 × 5 × 7 ×···× p+1

‘제논의 역설’과 귀류법

귀류법은 ‘제논의 역설’을 통해 세상에 널리 알려졌다. 제논(Zenon of Elea, 서기전 490~429)은 피타고라스학파와 대립한 엘레아학파다. 제논의 역설 중 가장 유명한 것은 “아킬레스와 거북이의 달리기 경주”이다. 거북이가 먼저 출발한 상황에서 아킬레스는 아무리 빨리 달려도 거북이를 따라잡을 수 없다는 것이다.

수학에서 증명하는 방법을 몇 가지 더 소개한다. 연역법(演繹法, deductive method)은 하나의 전제에서 결론이 도출되는 직접추리와 2개 이상의 전제에서 결론이 나타나는 간접추리가 있다. ‘대전제→소전제→결론’의 형식으로 나타나는 삼단논법이 전형적인 간접추리 형식이다. 모든 사람은 죽는다(대전제)→소크라테스는 사람이다(소전제)→소크라테스는 죽는다(결론).

귀납법(歸納法, inductive method)은 개개의 구체적인 사실이나 현상에 대한 관찰로 얻은 인식을 그 전체에 대한 일반적인 인식으로 이끌어가는 절차이며, 인간의 다양한 경험, 실천, 실험 등의 결과를 일반화하는 사고방식이다. 귀납에서 얻어진 결론은 필연적인 것이 아니라 단지 일정한 개연성을 지닌 일반적 명제나 가설에 지나지 않는다. 아리스토텔레스가 귀납에 대한 연구를 시작했고, 17~18세기에 경험적 자연과학이 발달하면서 두드러지게 나타났다.

수학적 귀납법(mathematical induction)은 수학에서 어떤 주장이 모든 자연수에 대해 성립함을 증명하기 위해 먼저, 첫 번째 명제가 참임을 증명하고, 그 다음 명제들 중에서 어떤 하나가 참이라고 가정하면 그 다음 명제도 참임을 증명하는 방법이다. 수학적 귀납법은 이름과는 달리 귀납적 논증이 아닌 연역적 논증에 속한다.

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조윤희 집필자 소개

강원대학교 수학과를 졸업하고 교직에 몸담아 왔다. 부원고등학교, 효양중학교를 거쳐 현재 경기도 이천의 이현고등학교에 재직하고 있다. 학교에서 학생들에게 수학을 가르치면서 수학이 단지 암기과목, ..펼쳐보기

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친절한 과학사전 수학 편
친절한 과학사전 수학 편 | 저자조윤희 | cp명북카라반 전체항목 도서 소개

『친절한 과학사전 수학 편』은 과거 수학자들의 대단한 역할을 소개하고, 이런 과정 속에서 수학이 우리의 삶에 어떠한 영향을 미치는지를 재미있고 친절하게 소개했다. 수학..펼쳐보기

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[Daum백과] 귀류법 친절한 과학사전 수학 편, 조윤희, 북카라반
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