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21. 편입수학의 다변수미적분학 과목은 어떤 과목일까?

안녕하세요.

튜나편입에서 수학을 가르치고 있는 송두원T 입니다.

오늘은 다변수미적분학에 대해 간략하게 소개를 해보려고합니다! 시작에 앞서 편입수학 커리큘럼에 대해 잠깐 상기시키고 가보도록하죠! 편입을 준비하는 학생분들은 기초수학-미분학-적분학-선형대수학-다변수미적분학-공업수학의 순서로 수학을 배우게 되실겁니다. 변수가 2개인 2차원상의 미적분을 배우고 나면 선형대수학 과목에서 2차원 이상의 연립방정식을 다루며 3차원 이상의 개념을 접하게 되죠. 그렇다면 미적분과 선형대수학을 합치게 되었을 때, 3차원 이상의 미적분학이 탄생되겠네요!?(엄밀히 말하면 틀린데 뭐.. 대충 느낌이 이렇다는 것이에요 ㅎㅎ)

 

3차원 이상의 미적분학! 그것이 바로 다변수 미적분학입니다. 이름에서도 바로 보이듯이 변수가 여러개인 미분과 적분을 다루는 학문입니다. 여러분들이 만약 일변수 미적분과 선형대수학을 열심히 공부하고 복습하여 어느정도 점수가 나온다면 다변수 미적분학은 크게 어렵지 않게 넘어갈 수 있습니다. 체감 난이도로만 따지면 선형대수학보다는 쉬운 느낌을 받으실거에요. 총 5단원으로 구성되어있는 선형대수학과는 달리 다변수 미적분학은 2개 단원으로만 구성되어 있어 부담이 덜하죠 ㅎㅎ

편입수학의 다변수미적분학 과목은 어떤 과목일까?

  1. 편미분

  2. 중적분

 

제가 사용하는 다변수미적분학 교재의 목차는 이렇게 2개 단원으로 나뉘어져 있습니다. 학원에 따라, 선생님에 따라 3개 단원으로 가르치는 경우도 있는데 저는 2개 단원으로 나누었습니다.

 

1단원에서 가르치는 편미분은 그 쓰임의 용도가 어마어마 하지만.. 원론적인 내용은 다음에 다룰 예정이고 아주 아주 간단히 이야기하겠습니다. 예를들어 일변수 함수에서 y=2x 라는 함수를 미분하면 y’=2가 됩니다. (모르면 넘어가도 돼요!) 2x라는 함수를 x로 미분을 하는 것이죠. 일변수 함수이기 때문에 뭘로 미분할지 굳이 고르지 않아도 돼요. 그러나 다변수 함수로 넘어가버리면 z=2x+2y가 있다고 가정할때 z의 미분, 즉 z’을 어떻게 구할 것인지에 대한 고민이 시작됩니다. z라는 함수 안에 x도 있고 y도 있기 때문에 x로 미분해야할지 y로 미분해야할지 구분을 해줘야 한다는 것이죠. 그래서 결국 미분은 미분인데 x로만 미분하겠다 혹은 y로만 미분하겠다와 같은 ‘편미분’의 개념입니다. 엄마가 동생편만 들어요 할때 나오는 그 편이에요 ㅎㅎ. 대충 뭐 배우는지 느낌만 오셨으면 됩니다!

 

2단원에서는 중적분에 대해서 배우게됩니다. 편미분이 뭐하는건지 대충 느낌이 오셨다면 중적분도 마찬가지로 쉽게 이해할 수 있습니다. 아까 y=2x를 미분하였을때 2가 된다고 했죠. 그렇다면 2를 적분하면 2x가 됩니다. 적분은 미분의 역연산이니까요. 여기서 문제가 생깁니다. z=2x+2y 같은 다변수 함수를 적분을 하게되면 어떻게 적분해야 할까요? 정답은 변수가 2개니까 적분을 2번해야한다. 입니다. 만약 변수가 3개라면 적분을 3번 해야겠죠! 이렇게 적분을 이중, 삼중으로 하는 적분을 각각 이중적분, 삼중적분이라 하며 그냥 ‘중적분’이라고 퉁쳐서 가르치는겁니다!

 

선형대수학 설명할 때에 비해 조금 더 이해가 쉬웠을거라고 생각됩니다. 만약 감이 잘 안오신다면 너무 걱정하지마세요. 배우면 다 해결됩니다..!!

 

 

다변수미적분학 – 공부방법

편입수학의 다변수미적분학 과목은 어떤 과목일까?

다변수미적분학까지 배우는 시기가 되면, 여러분들은 다들 한 번씩 복습의 중요성에 대해서 깨달으셨을겁니다. 아까 말씀드렸던 편입수학 커리큘럼을 다시 한 번 이야기해보죠. 기초수학-미분학-적분학-선형대수학-다변수미적분학-공업수학 순서였습니다. 여기서 미분학, 적분학까지 다 배우면 학생분들의 미분, 적분 속도는 처음에 비해 거짓말 안하고 10배는 빨라져있을겁니다. 문제풀이를 어마어마하게 하여 계산 폼이 쫙 올라가 폼이 어마어마 해지기 때문이죠.

 

그런데, 적분학이 끝나고 선형대수학으로 넘어갈 시점이 되면 문제가 생깁니다. 선형대수학에는 미분, 적분 계산식이 단 하나도 쓰이지 않기 때문이죠. 미적분과 선형대수는 아예 다른 과목이라 공통점을 찾을 수 없습니다. 그래서 선형대수학 진도를 나가는 것에만 집중하다보면 어느새 미적분 공식이 기억이 안나고, 문제풀이도 못하겠고, 잔뜩 올려놨던 계산속도는 다시 바닥으로 곤두박질치죠.

 

여기서 문제는, 선형대수학이 끝나면 바로 다변수미적분 진도를 나가야 하는데 일변수 미적분에서 배웠던 공식이나 개념이 기억이 안나고 계산속도가 무진장 느려졌기 때문에 다변수 미적분진도를 나감에 있어 큰 어려움을 겪게되는 것입니다. 또한 복습의 중요성을 깨달았기 때문에, 다변수를 나가며 선형대수학도 복습을 해야겠다고 마음은 먹지만, 다변수 진도나가랴, 느려진 계산 속도 올리려고 미적분 복습하랴, 선형대수학 복습하랴… 아주 정신이 없어집니다.

 

이 악순환을 막기 위해 여러분들은 반드시 선형대수학을 공부하며, 일변수 미적분 복습을 철저하게 해주셔야합니다. 만약 일변수 미적분 복습이 철저하게 이루어졌다면, 다변수 미적분 진도를 나갈 때 크게 어려움은 없습니다. 이미 선형대수학까지 끝이나며 여러분들은 자신만의 공부 방법이나, 공부 습관이 잡혀져버렸기 때문이죠. 그리고 선형대수학보다 난이도도 쉬워서 일변수 미적분 복습만 철저하게 이루어졌다면 다변수 미적분은 무난하게 배우고 넘어갈 수 있습니다.

 

오늘은 다변수 미적분을 하나도 모르는 여러분들을 대상으로 편입수학 느낌으로 글을 작성해봤습니다! 대충 뭐 공부하는 과목인지 감이 오셨겠죠? ㅎㅎ 다음에는 조금 더 난이도를 높혀 원론적인 이야기를 해보는 자리를 만들어보겠습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다!

 

이상으로 이번 글은 여기서

마무리 하도록 하겠습니다!

지금까지 송두원T 였습니다.

“편입을 경험했기에, 합격은 튜나입니다.”