선수학습:

▣ 수리물리학의 기초: 수를 세어보자.

(https://gall.dcinside.com/board/view/?id=physicalscience&no=175636)




대한민국의

수리물리학 발전에

힘쓰겠습니다.


▣ 수리물리학의 기초(2):

무한을 나열하다.


박찬우

(신촌우왕)


서강대학교 물리학과 87학번

(부전공: 수학)


수학자

작곡가

요가수행자

프로그래머


Copyright 2022.03.08. (박찬우) all rights reserved.





무한(∞)이란 무엇일까?



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사람들은 f(∞)라는 표현을 보면

기겁을 한다.


마치 못 볼 것을 본 것처럼...


0/0 꼴이니,

∞/∞ 꼴이니,

이런 패턴을

인지하려면

분명히 대입해보았으리라.


그러면서도

대입해보지 않은 것처럼,

혹은

대입하면 안되는 것처럼

정색을 한다.


x→3이면

2x-1→5이다.


대입해보지 않은 사람 손들어봐.


솔직히 인정할 건 인정하자.


대입해보는 것 다 안다.


x→3에 대해

2x-1의 극한값이 무엇일지 고민하는 과정에서

분명히 대입해보고

5일 것이라 인지한 후,

다음과 같이

토목기사 코시가 제안한

극한값의 형식화된 엡실론-델타 논법을 작성한다.


임의의 양수 ε에 대해

다음을 만족하는

양수 δ가 존재한다.

0 < |x-3| < δ 이면 |(2x-1) - 5| < ε


이것을

다음과 표현한다.

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물어보자.

0 < |x-3| < δ 이면 |(2x-1) - 5| < ε에서

5가 어디서 나왔냐?


3은 분명히

x→3에서 나왔으리라.


그렇다면

5

도대체 어디에서 나타난 것이냐?


갑자기

하늘에서 떨어졌냐?

땅에서 솟아났냐?


분명 x→3을 보자 마자

2x-1에

x=3을 대입해보았을 것이고

5를 만났을 것이다.


분명 x→3을 보자 마자

x가 보이면 x 대신 3을 대입해보려 시도한다.


이것이 인간이다.


그런데

어떤 사람들은

대입을 안해본 것처럼 주장하려 한다.


그렇다면

그런 자들은

신이라 불려도 좋다.


◆◆◆◆◆◆


마찬가지이다.


f(∞)는 안되고

lim를 동원해서 표현해야만 한다고 생각을 할까?


정 못받아들이겠다면

다음과 같이

생략된 표현이라고 생각하면 될 것을...

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∞를 대입해보고 있으면서

대입을 안해본 것처럼

이중성을 보이지 말자.


후자인 ∑(시그마) 관련하여

인정하고 그렇게 관습적으로 받아들이고 있다면,

전자인 f(∞)라고 안될 이유가 없다.


바로 이해하는 자는

좌변 f(∞)를 사용하면 될 것이고,

형식을 중히 여기는 자는

우변을 사용하면 될 일이다.


우리가

3을 대하는 태도와

∞를 대하는 태도에서

공통점과 차이점을

명백히 인지하고,

잘 사용하면 될 일이다.




무한번째 항


f()에는

아무런 문제가 없다.


유한수열에서는

첫번째 항, 즉 제1항,

두번째 항, 즉 제2항,

세번째 항, 즉 제3항이

있듯이


무한수열에서는

유한수열에는 없는

무한번째 항,

즉 제∞항이 있다.


무한수열...


무한수열에는

마지막 항, 즉 말항이 없는 것이 아니라

무한번째 항, 즉 제∞항이 말항이다.


항을 무한히 나열할 때

무한번째 항이라는 개념을

이제 받아들일 준비를 해야만 한다.


f(∞)는

n→∞일 때, 일반항 f(n)의 극한값을 의미하는 동시에

일반항 f(n)의 무한번째 항을 의미한다.



수열에서

제n항이 f(n)이므로

제∞항은 f(∞) 이다.


이것을 활용하여

1 = 0.999임을

간단히 증명하였다.



참조:

1 = 0.999의 경이로운 증명 방법

(https://gall.dcinside.com/board/view/?id=physicalscience&no=175628)


항이 3개인 유한수열은

제3항이 말항이듯이,

항이 무한개인 무한수열은

제∞항이 말항이다.


좌변의 일반항과

우변의 각각의 항에 대해

살펴보면,

∞항의 경우

다음과 같이 두 가지 표현이 가능하다.

(나는 분명히 제∞항을 말항으로 나열하고 있다.)

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위와 같이

무한수열에서

무한번째 항이

말항이다.


무한수열은

말항이 존재하지 않는다는

기존의 개념을 과감히 버리자.


과감히

제∞항을

무한수열의

말항으로

나열하자.




극한


무한은

끝이 없는 것을 의미하는 것이 아니다.


극한이

무한의 끝이다.


만약 무한이 끝이 없다면

x→∞에 대한 f(x)의 극한값은

구할 수 없어야 한다.


x→∞에 대한 f(x)의 극한값을 구할 수 있는 이유는

무한 또한 그것의 끝 극한이 존재하기 때문이다.


무한의 끝을

이름하여

극한이라 한다.





∞항을

나열할 수 있다면

그대는 센스쟁이!!!