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Date 2008/11/07 18:26:24
Name 물맛이좋아요
Subject a * 0 = 0 의 증명 과정에서 이해가 가지 않는 부분이 있습니다.
다음은 정석 '10-가'에 있는a * 0 = 0 (a는 실수)의 증명 과정입니다.

1)     a * 0 = a * 0

2)     a * ( 0 + 0 ) = a * 0      
        => 0 에 덧셈의 항등원인 0 을 더함

3)     a * 0  + a * 0 = a * 0
       => 분배 법칙

4)     { a * 0 + a * 0 }+ (- a * 0 ) = (a * 0) + (- a * 0 )
       => 양번에 a * 0 의 덧셈에 대한 역원인 ( - a * 0 ) 를 더함

5)      a * 0 + { a * 0 + (- a * 0 ) } = (a * 0) + (- a * 0 )
       => 결합 법칙

6)     a * 0 + 0 = 0
       => 역원의 성질을 이용

7)     a * 0 = 0
       => 항등원의 성질을 이용 (증명 완료)


이 중 이해가 가지 않는 부분은

{ a * 0 + (- a * 0 ) } 의 부분입니다.

a * 0 + ( - a * 0 ) = 0 이 되는 것은

a로 묶어 냈을 때,

a * ( 0 - 0 ) = a * { 0 + (- 0 ) } = a * 0 = 0

이 되는 것을 이용한 것으로 보입니다.

즉 여기서    a * 0 + ( - a * 0 ) = 0 이라는 것은 a * 0 이 0이라는 것을 이용한 것 인데

이것은 결국 증명하고자 하는 것을 증명에 사용한 것으로 보입니다.

a * 0 이 0이라는 것을 이용하지 않고 a * 0 + ( - a * 0 ) = 0 임을 보여줄 수 있나요?










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데네브
08/11/07 18:30
수정 아이콘
이렇게 생각하면 어떨까요..?

a * 0이 0임을 알 수 없다면, a * 0을 알 수 없는 어떤 변수 X라고 가정할 시에 - a * 0 은 - X로 둘 수 있고 그러면 묶어내지 않아도

X + ( - X ) = 0 이 되어 증명 할 수 있을 것 같네요.;
CoolLuck
08/11/07 18:33
수정 아이콘
연산에서 역원의 정의를 생각해보세요.


a * 0 + ( - a * 0 ) = 0 이 되는 것은
a로 묶어 냈을 때,
a * ( 0 - 0 ) = a *
0 + (- 0 )
= a * 0 = 0
이 되기 때문이 아니라
상기 언급한 바 a * 0 의 덧셈에 대한 역원이 - a * 0 이고 덧셈의 항등원은 0 이기 때문입니다.
데네브
08/11/07 18:37
수정 아이콘
아 다시 보니 '역원의 성질을 이용'이라고 적혀 있네요.

a * 0 의 덧셈에 대한 역원은 - (a * 0) 일테고 그럼 당연히 결과는 덧셈에 대한 항등원인 0이 나오겠죠;
데네브
08/11/07 18:38
수정 아이콘
CoolLuck 님께서 답변을 먼저 달아 버리셨네요;;
Go.To.The.Sky
08/11/07 18:44
수정 아이콘
coolluck 님의 답변이 정확하구요 4,5번 과정에서 a * 0 = y 라고 치환 하시면 이해하기가 한결 쉬워질지도 모르겠네요..
Go.To.The.Sky
08/11/07 19:07
수정 아이콘
a*0=0 증명의 약간 더 직관적인 증명(곱셈의 역원을 썼다는 의미에서)을 잠시 생각해 보았는데요..이런 방법은 어떤가요?

사실 a*0은 곱셈에 관련된 것인데 증명은 덧셈으로 하니 형식적 증명에 익숙하지 않은 학생들에게 부담감을 줄 수 도 있거든요

물론 다음의 증명이 썩 좋은 것은 아닙니다.

단점은 첫째로 귀납법은 상급증명으로서 학생들에게 부담이 있을 수 있습니다.

둘째로 아래의 증명에서 1*0=0을 증명하는데 역시 문제점이 있을 수 있습니다.

수업을 듣는 학생들의 수준이 높다면

이러한 문제점 때문에 1*0=0 을 증명하는데 위의 방법을 쓸 수 밖에 없지 않을까라고 수업을 이끌어 나가셔도 될 듯 합니다.

수준이 상급이 아니라면 직관적인 다음의 증명을 몇가지 부분의 엄밀성을 넘어가보는 것도 좋은 시도 입니다.

pf) a*0≠0 이라고 가정하자. 즉 a*0=b 라고 하자(b≠0)

1) a≠0 일때

1/a * (a*0) = 1/a * b (a의 역원(1/a)을 양변에 곱한다. )
\
(1/a * a )*0 = b/a (곱셈의 결합법칙)

1*0 =b/a (1은 곱셈에 대한 항등원(혹은 단위원^^))

0=b/a (1*0=0요놈이 문제군요...)

b/a는 0이 아닌 실수이므로 모순

따라서 a≠0 일때 a*0=0

2) a=0 일때

0*0=b (주어진 식)

(b*0)*0=b (1에 의해서 b*0=0이므로 )

b*(0*0)=b (곱셈에 대한 결합버칙)

0*0=1 (1/b를 양변에 곱해서 소거)

그런데 0*0=b에서 b/2*(0*0)=b 라고도 쓸수가 있으므로

같은 방법으로 0*0=1/2도 성립

즉 0*0의 유일성에 위배되므로(1과 1/2의 값을 동시에 가질수 없으므로) 모순

1), 2)에 의해서 모든 실수 a에 대해서 a*0=0

---------------------------------------

2)의 설명이 좀 지저분하게 되었네요....
고등학생을 위한 직관적인 증명지도를 하자면 1)만 지도하는것도 좋을 듯하고 2)에서 0*0=1(혹은 b) 이되는건 직관적으로 모순이지 않겠느냐\고 납득시키면서^^ 지도해도 되겠네요
구라미남
08/11/07 19:13
수정 아이콘
과외준비하시나 보네요.
전 수학교육과 학생입니다.
9-가에서 저 정도 까지 다루나 보네요.
대부분의 중3학생에겐 좀 벙찐 증명과정이 될수 있겠는데요.
1960년대의 New Math 같은 느낌도 드는데요. 엄밀한 증명과정도 물론 중요하지만
저때에는 직관적인 이해로도 충분하다고 개인적으론 생각합니다.
Go.To.The.Sky
08/11/07 19:18
수정 아이콘
최신 유행?은 프로이덴탈님의 국소적 증명이겠죠^^...
할수 있는 범위내의 직관적 증명을 지도하는 것도 선생님의 의무이겠고,
경험을 해보는 것도 학생들에게 좋을 경험이 되지 않을까 싶습니다...
최근 수학교육의 동향에 따르면 학생 각각의 수준에 맞춰진 수업방식을 존중하고 있고
어느정도의 엄밀성이 떨어지는 증명도 이제는 증명으로서의 가치를 존중하고 있는 추세입니다..
물맛이좋아요
08/11/07 23:06
수정 아이콘
CoolLuck님// 역원 파트에 나오는 질문인데 당연히 역원의 정의는 살펴 봤죠^^;;

역원의 정의에서도 잘 받아들여지지 않아서

결국엔 페아노 공리까지 찾아들어가서

겨우 납득하긴 했습니다.

개인적으로는 의문이 해결이 되었습니다만..

여백이 좁아서 옮기지는 않겠습니다.
물맛이좋아요
08/11/07 23:06
수정 아이콘
구라미남님// 9-가 가 아니라 10-가 였어요..오타에요..흐흐흐
물맛이좋아요
08/11/07 23:09
수정 아이콘
Go.To.The.Sky님// 학생에게 설명하는 거면 그냥 역원의 정의까지 가서 정의니까 받아들여라..라고 하고 넘어가고 말 것 같네요.

근데 제가 잘 납득이 되지 않았었거든요.

곱셈은 결국 덧셈으로 정의되기에 덧셈의 정의 까지 찾아들어가서

제 자신이 납득하긴 했습니다.
Go.To.The.Sky
08/11/08 00:13
수정 아이콘
물맛이좋아요님//

학원수학을 가르치시는데 페아노 공리까지 공부하시다니, 열정이 대단하십니다.^^.. 아이들에게 좋은 선생님이시네요!!..

그런데 약간 다른의견이 있어서 올립니다.

곱셈이 덧셈으로 정의되지는 않습니다.

일단은 페아노 공리를 보셨다니 자연수를 어떻게 정의하셨는지는 아실겁니다.

그런데 곱셈이 덧셈으로 정의되지는 않죠..

우리가 일반적으로 집합에 연산을 부여해서 군,환,체라를 구조를 만들었고. 실수는 체에 해당합니다.

체에서 곱셈의 연산은 덧셈과는 별개의 연산입니다. 이 두개를 연결시키는 부분이 체의 정의에 언급되어있는

분배법칩이죠 a(b+c)=ab+ac ..이건 정리가 아니라 정의입니다.

2*3=2+2+2 이러한 성질때문에 두 연산이 연관있다고 생각하실지 모르겠지만

이것은 2*(1+1+1)=2+2+2 의 분배법칙으로 부터 얻어진 것입니다. ( 3=1+1+1 은 덧셈을 어떻게 정의하느냐의 문제이지만 말입니다. 사실 1+1=2나 1+1+1=3이 왜 성립하냐에 대한 글에서 페아노 공리가 많이 언급되죠)

즉 두 연산의 서로 관계가 있을뿐 서로를 정의하는 성질의 것은 아니라는 것입니다.

또한 예를 들어 e=2.xxx 에 대해서 e*e를 우리가 덧셈으로는 손쉽게 정의할 수 없는것을 봐도 명백합니다.

================================================================

그리고 글쓴이 분이 가져온 증명에서 틀린점은 없을 것이고 (올바른 증명입니다. 대수학을 다루는 거의모든 책에서 다루는 아주 대중적으로 알려진 증명법입니다.)

페아노 공리가 이것을 이해하는데 그렇게 도움이 되지 않을 것인데

납득을 하셨다니 저는 어떻게 이해를 하셨는지 궁금하군요.. (정말로 비꼬는게 아니라 흥미가 생겨서요^^)
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