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녹색아카데미

더 나은 앎으로 푸른 미래를 가꾸는 사람들의 공부모임

새 자연철학 세미나

자연철학 그림노트 3 - 삼각함수의 정의와 몇 가지 성질

자료
상대성이론
작성자
neomay3
작성일
2019-12-26 09:14
조회
12611
삼각함수를 잘 모르거나, 익숙하지 않거나, (조금) 배웠으나 잊어버린 경우를 위해 정리했습니다.



















(*그림이 너무 멀리 있어서 한번 더 넣었습니다.)















황승미 (녹색아카데미)
전체 11

  • 자연사랑 자연사랑
    2019-12-26 12:59

    멋집니다. 제가 올린 그림도 살펴 보시고 한번 그려주심 안 될까요? ^^


    • neomay3 neomay3
      2019-12-26 17:26

      ㅎㅎㅎ ^^; 그건 공부를 한번 더 해야 가능할 거 같은데요.. ㅋㅋ


      • 자연사랑 자연사랑
        2019-12-26 21:17

        정확히 말하면 제가 올린 그림이란 제가 종이로 만들어서 스캔해서 올린 그림을 가리킵니다. 컴퓨터 상에서 그림으로 그리려 했더니 너무 안 예쁘고 그리기도 어려워서 그냥 종이를 접어 보았습니다. 직각 만드는 게 관건이니까요.


        • neomay3 neomay3
          2019-12-26 21:39

          아, 그렇군요.. 저는 설명 전체인줄.. ^^;


  • 자연사랑 자연사랑
    2019-12-26 15:58

    실상 삼각비의 덧셈 공식을 유도하는 방법은 여러가지이지만, 나중에 기억하기에는 역시 가장 깔끔하고 우아하고 단순한 증명이 좋더군요.

    제가 선호하는 것은 아래 글에 살짝 붙여 놓은 것이었습니다. 여기에 한번 더 올려 봅니다.

    분홍색 삼각형에서 빗변의 길이를 1로 두면, 위에 눈사람님이 써 놓으신 것처럼 밑변은 cos 알파, 높이는 sin 알파가 됩니다. 물론 분홍색 삼각형에서 말이죠. 마찬가지로 하면 하늘색 삼각형 두 개의 변들의 길이가 바로 나옵니다. 이제 각의 관계를 헤아려 보면, 왼쪽에 뒤집혀 있는 하얀색 삼각형의 각이 (알파-베타)임을 바로 알 수 있고, 따라서 왼쪽 위 하얀색 삼각형의 밑변과 높이를 (알파-베타)의 사인과 코사인으로 나타낼 수 있습니다. 이제 사각형의 변의 길이를 비교하면, 사인과 코사인의 덧셈 정리가 금방 튀어나옵니다.

    9B08A3CC-40B4-4CBB-AA1B-6CCCFE853680.png


    • neomay3 neomay3
      2019-12-26 17:25

      이 그림이 그런 뜻이었군요. 아주 깔끔한 그림이네요~! 이 그림으로 하면 따로 안외워도 되겠는데요.
      저는 sin은 신.코+코.신, cos은 코.코-신신, tan는 (탄-탄)/(1+탄탄). 이렇게 외웠거든요. ㅋㅋㅋ

      근데 입문자 혹은 초심자로 공부하는 입장에서는 '책'을 이해해야하는 의무감같은 것이 있어요. ㅎㅎ
      책을 읽으면서 저와 비슷한 답답함을 느끼는 사람들도 있을 것 같아서, 책 내용을 약간 변형해서 정리해보았습니다.


      • 자연사랑 자연사랑
        2019-12-26 21:09

        맞는 말씀입니다. 특히 상대성이론에 등장하는 상대속도의 개념에서 분모에 있는 것이 왜 등장하는가 많은 사람들이 직관과 충돌한다고 느낍니다. 자동차를 타고 가면서 그 방향으로 야구공을 던지면, 차의 속력과 야구공의 속력이 더해질 것 같으니까요. 그러나 사람들이 느끼는 '빠르기'는 실상 탄젠트 값에 더 가깝습니다. (더 엄밀하게 하면 탄젠트와 비슷하지만 조금 다른 쌍곡 탄젠트 [tanh]가 됩니다만)

        장회익 선생님의 <자연철학 강의>에서는 단순하게 속도라는 것이 (거리/시간)이므로 그래프 상에서 기울기에 해당하고, 이를 탄젠트 함수로 쓰는 것이 자연스럽다는 직관적인 아이디어에서 출발하여 상대속도의 공식을 아주 명료하고 쉽게 유도하고 있습니다.

        그러고 보니 고등학교 1학년 때 수학 선생님이 아무 이유도 묻지 말고 '신코코신' '코코신신' 그런 것을 외우라고 시키셨던 기억이 납니다. 어릴 때 외운 것이다 보니 지금도 전혀 변함 없이 머리 속에 남아 있어서, 수리물리학이나 그런 계산을 할 때 어려움이 없었죠. 그러고 보면 어릴 적이라면 그냥 아무 생각 없이 외우는 게 현명할 수도 있지 않을까 싶기도 합니다.


  • 자연사랑 자연사랑
    2019-12-26 21:16

    죄송하게도 또 이 멋진 그림에 딴지를 걸어야 할 것 같습니다. 삼각형 AEB와 삼각형 CBD가 닮은 꼴이라고 쓰셨는데, 닮은 꼴을 말할 때에는 각의 순서를 똑같이 맞추어 주는 게 좋습니다. 그러면 더 좋은 표현은 "삼각형 AEB와 삼각형 CDB가 닮은 꼴"이 됩니다.


    • neomay3 neomay3
      2019-12-26 21:20

      넹! ㅋㅋ 고치겠습니다. 안그래도 베타 각 두개가 같다는 것에서도 틀린 부분이 있어서.. ^^;;


  • jh jh
    2019-12-30 17:11

    저 여기에 있는 삼각함수 정리 보고 이것도 공부해야하는 줄 알고 겁먹다가.. 자연사랑님이 일반인이 여기까지는 꼭 봐야할까 말씀해주셔서 다행입니다. ^^;;;; 그래도 미분만도 쉽지는 않았지만. 인터넷에 강의도 많아서 수학을 맛보는 재미가 있었습니다.


    • 자연사랑 자연사랑
      2019-12-31 21:47

      인터넷 강의로 수학을 맛보는 재미가 있었다니 다행입니다. 저의 짧은 소견으로는 세상에 뭐든 쉽게 얻는 것보다는 힘겹게 얻는 것이 더 재미있고 보람있고 그런 게 아닌가 싶습니다. 저는 이제서야 그림을 좀 배워보려고 애를 쓰고 있습니다. 아니, 그림이라기보다는 삼각함수 증명용 그림이라도 만들어 보려고 열심히 앱 사용법을 배우고 있습니다.

      참, 우주 랩송 프로젝트 유니버스랩 너무 재미있어 보입니다. 덕분에 즐겁게 들었습니다.
      https://www.youtube.com/embed/3TdwJXJ7FgE" width="560" height="315" frameborder="0" webkitallowfullscreen mozallowfullscreen allowfullscreen>" target="_blank" rel="noopener">
      https://www.youtube.com/embed/r7_jsr01OQM" width="560" height="315" frameborder="0" webkitallowfullscreen mozallowfullscreen allowfullscreen>" target="_blank" rel="noopener">


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자연철학 그림노트 4 - 삼각함수의 미분 (부록 A9 & A5) »
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케플러의 법칙([양자역학을 어떻게 이해할까?] 75쪽)에 대한 더 상세한 이야기가 "케플러의 법칙과 뉴턴의 증명"에 있습니다. 또 같은 페이지에 케플러의 법칙을 고전역학에서 유도하는 과정에 대해 언급하고 있는데, 이와 관련한 내용을 "케플러 문제의 간단한 풀이"에 상세하게 해설해 두었습니다. 약간 성격이 다르긴 하지만, 미국의 물리학자 리처드 파인만의 1964년 강의가 연관됩니다. 그 내용을 "태양 주변의 행성의 운동 (리처드 파인만의 강의)"에서 소개했습니다.
2025.06.16
'낙하의 문제'([양자역학을 어떻게 이해할까?] 62-64쪽)와 관련하여 이전에 쓴 글 "천원지방, 갈릴레오, 뉴턴, 여헌 장현광"이 참고가 될 수 있겠습니다. 특히 70쪽에 소개 되어 있는, 물체를 수평으로 던질 때 그리는 궤적을 구하는 문제는 갈릴레오가 1638년의 저서 [새로운 두 과학](Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze)에서 처음으로 상세하게 해명하여 과학사에서 매우 중요한 성취로 여겨지고 있습니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Two_New_Sciences
2025.06.15
우와! 자세한 자료, 설명들 감사드립니다! 열심히 읽어보겠습니다.
2025.06.09
1. 변별체의 존재 양상에 대해서는 앞으로도 공부할 거리가 많은 것 같습니다. 어쩌면 제가 바로 위의 답글에 쓴 물의 온도를 재는 상황이 도움이 될 수도 있겠습니다. 저는 장회익 선생님의 '변별체' 개념이 물리학에서 말하는 측정장치 개념에서 군더더기를 걷어내고 가장 핵심적인 부분을 요약하여 추상화한 것이라고 생각합니다. 직관적으로는 모종의 측정장치를 염두에 두면 이해가 더 쉬웠던 것 같습니다. 입자물리학에서는 매우 다양한 측정장치 또는 검출장치를 사용합니다. 장회익 선생님께서 세미나에서 인용하신 안개상자(cloud chamber)나 거품상자(bubble chamber)가 전형적인 예입니다. 겹실틈 실험에서 사용하는 사진건판도 변별체입니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_chamber https://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_chamber 하지만 변별체가 측정장치/검출장치와 동의어는 아닙니다. 변별체는 물리적 작용을 통해 뭔가 흔적을 남길 수 있어야 하지만, 또 동시에 그것을 읽어내서 인식주체의 경험표상영역에 기록되어야 합니다. 그래서 변별체는 대상과 인식주체 사이에 놓인 가교 내지 창문의 역할을 합니다. (제가 장회익 선생님의 제안을 온전히 이해하고 있는 것은 아닙니다.) 아래 사진은 거품상자에서 기본입자가 만들어내는 궤적을 사진으로 찍은 것입니다. [사진 출처: pinterest]
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