[논문]Newton의 역제곱 법칙 증명에서 기하학적 극한 분석 및 교육적 시사점

강정기

doi:10.30807/ksms.2021.24.2.001

[국내논문] Newton의 역제곱 법칙 증명에서 기하학적 극한 분석 및 교육적 시사점
In Newton's proof of the inverse square law, geometric limit analysis and Educational discussion 원문보기

韓國學校數學會論文集 = Journal of the Korean school mathematics society, v.24 no.2, 2021년, pp.173 - 190

강정기 (진영중학교)

초록
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본 연구는 Newton의 의 핵심으로 일컬어지는 역제곱 법칙의 증명을 기하학적 극한과 관련하여 분석하고, 이를 수학교육에 활용하는 방안과 관련한 교육적 시사점을 제공하고자 하였다. Newton은 무한소에 대한 논쟁을 의식하여 전통적인 Euclid의 기하 방식으로 역학 문제를 해결하였다. Newton은 힘, 시간, 관성 궤도 이탈 정도 등을 기하 선분으로 표현함으로써 역학을 기하의 차원에 포함시키는 결과를 이뤄냈다. Newton은 특히 포물선 근사, 다각형 근사, 선분의 비의 극한이라는 기하학적 극한을 도입함으로써 Euclid 기하를 역학을 아우르는 새로운 차원으로 발전시킬 수 있었다. 이러한 분석을 바탕으로 Newton의 기하학적 극한을 수학의 유용성을 보여주는 도구로 활용, 곡선면적은 정적분이라는 통념을 깨는 수단으로 활용할 것을 제안하였다. 더불어 학교수학에서 기하학적 극한의 바람직한 활용을 돕기 위해서는 미시 세계에서의 동등성 확대 강조, 발견술로서 활용하게끔 유도하는 질문 활용, 미시 세계에서 선분의 동등성 파악에는 비의 접근이 유용하다는 인식을 돕는 과정이 필요할 것이라는 교육적 시사점을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzed the proof of the inverse square law, which is said to be the core of Newton's , in relation to the geometric limit. Newton, conscious of the debate over infinitely small, solved the dynamics problem with the traditional Euclid geometry. Newton reduced mechanics to a problem of geometry by expressing force, time, and the degree of inertia orbital deviation as a geometric line segment. Newton was able to take Euclid's geometry to a new level encompassing dynamics, especially by introducing geometric limits such as parabolic approximation, polygon approximation, and the limit of the ratio of the line segments. Based on this analysis, we proposed to use Newton's geometric limit as a tool to show the usefulness of mathematics, and to use it as a means to break the conventional notion that the area of the curve can only be obtained using the definite integral. In addition, to help the desirable use of geometric limits in school mathematics, we suggested the following efforts are required. It is necessary to emphasize the expansion of equivalence in the micro-world, use some questions that lead to use as heuristics, and help to recognize that the approach of ratio is useful for grasping the equivalence of line segments in the micro-world.

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