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수학 정리들11

타원과 쌍곡선 이 글에서는 원뿔 곡선(Conic Section) 또는 이차곡선이라 이름붙여진 타원과 쌍곡선에 대해 알아본다. 상세한 원리는 생략하고 퍼즐적으로 보았을 때 중요하게 쓰일 요소들만 옮겨 적는 방식으로 글을 쓰도록 하겠다. -타원 정의: 평면 위의 두 정점으로부터 거리의 합이 일정한 점들의 집합으로 만들어지는 곡선. 용어들: 1) 초첨: 정의에 설명된 두 정점을 타원의 초첨(focus, 복수형 foci)라고 한다. 2) 단축: 타원 위에서 두 초첨으로부터 거리가 같은 점 둘을 이은 선분 2) 장축: 타원 위헤서 두 초첨으로부터의 거리의 차가 최대인 두 점을 이은 선분 기초적인 성질들: 1) 두 초점은 장축 위에 있다. 2) 장축과 단축은 직교하며, 서로를 이등분한다. 3) 장축과 단축의 교점을 중심으로 타원.. 2022. 11. 26.
오일러 직선 이전 실베스터 삼각형 문제에 이어 삼각형의 오심과 관련된 흥미로운 정리인 오일러 직선에 대해 살펴보자. 삼각형의 외심, 무게중심, 그리고 수심은 한 직선 위에 놓여있다. 이 세 점을 지나는 직선을 오일러 직선(Euler line)이라 부른다. 물론 정삼각형같이 세 중심이 일치하는 특이케이스는 제외한다. 세 점의 위치관계역시 깔끔한데, 외심과 수심 사이에 무게중심이 위치하며, 그 내분 비율은 OG : GH = 1 : 2 이다. 증명은 두 가지를 소개한다. 첫째로 벡터를 이용한 증명, 둘째로 기초적인 기하학을 이용한 증명이다. 벡터를 이용한 증명은 실베스터 삼각형 문제를 쓰면 간단히 보일 수 있다. 재미있는 건 두 번째 증명인데, 원 삼각형과 중점삼각형(원 삼각형의 세 변의 중점을 이어 만든 삼각형)의 세 .. 2020. 10. 4.
실베스터의 삼각형 문제 실베스터(James Joseph sylvester)의 삼각형 문제는 유클리드 벡터를 이용한 간단한 정리이다. 바로 살펴보자. 삼각형 ABC의 회심을 O, 수심을 H라 할 때, 세 벡터 OA, OB, OC의 합은 벡터 OH와 같다. 외심과 수심의 관계를 보여주는 이 재미난 정리를 증명해보자. 증명) B에서 AC에 내린 수선의 발을 D라 하고, 벡터 OC와 크기 방향이 같고 점 A에서 출발하는 벡터를 찾아 그 끝을 E라고 하자. 사각형 AOCE는 벡터의 성질에 의해 평행사변형인데, OA와 OC의 길이가 같으므로(O가 외심) 사각형 AOCE는 마름모이다. 마름모의 성질에 따르면 두 대각선은 서로 직교하게 되며, 이에 따라 BD와 OE는 서로 평행하다. 벡터 OB와 크기 방향이 같고 점 E에서 출발하는 벡터를 .. 2020. 9. 27.
(이산)확률분포 1. 확률분포란수학의 정석에 나오는 확률변수와 확률분포 정의를 가지고오자. X=x_i x_1 x_2 ... x_n P(X=x_i) p_1 p_2 ... p_n 변수 X가 취할 수 있는 값이 x_1, x_2, ... , x_n이고, X가 이들 값을 취할 확률 p_1, p_2, ... , p_n이 정해져 있을 때, 이 변수 X를 확률변수라 하고, 확률변수 X가 취하는 값 x_i와 확률 p_i의 대응관계를 확률변수 X의 확률분포라 한다. 이 때 이 대응관계는 P(X=x_i)=p_i와 같은 식으로 나타낼 수도 있고, 위와 같은 표(이 표를 확률분포표라 한다)로 나타낼 수도 있으며, 때로는 그래프로 나타낼 수도 있다. 어려운 말이 잔뜩인 것 같지만 그 실상은 단순하다. 예를 들어 두 개의 동전을 동시에 던진다고 .. 2017. 12. 9.
조합적 증명(Combinatorial proof) 조합적 증명(combinatorial proof)은 어떤 등식을 대수적 방법(이항, 소거 등등)없이 물체를 세는 방법을 위주로 사용하는 증명을 말한다. 때로 combinatorial argument라고 불리기도 하거나, 아예 조합적 증명이란 말 없이 counting을 잘 하면 된다는 식으로 구체적인 언급 없이 말하기도 한다. 어떤 등식을 증명할 때 매우 보편적으로 쓰이는 방식으로는 이항이나 소거를 이용하여 0=0꼴로 만드는 대수적방법이 있고 좀 더 고등적인 방법으로는 수학적 귀납법이 있다. 그런데 등식의 좌우변이 특정 셈법과 맞물려 있을 때 쓸 수 있는 또 다른 증명법이 있는데 바로 그것이 조합적 증명이다. 이 조합적 증명에는 크게 두가지 방법이 있다. 하나는 double counting(이중집계), 다.. 2017. 10. 8.
메네라우스의 정리와 체바의 정리 중학교 때 배우는 기하에는 나오지않는 두가지 정리가 있다. 첫 번째 정리는 메네라우스의 정리이고 두 번째는 체바의 정리이다. 두 정리 모두 증명 과정이 다른 중등기하의 내용보다 길기는 하지만, 한 번 익히면 삼각형 문제에서 큰 힘이 될 수 있다는 장점이 있다. 다음이 그 두 정리들이다. 1. 메네라우스의 정리 △ABC의 변 BC, CA, AB 또는 그 연장선이 한 직선과 각각 P, Q, R에서 만날 때,이 성립한다. 역으로 △ABC의 변 AB, BC, CA의 연장선 또는 두 변과 나머지 한 변의 연장선 위에 가각 점 P, Q, R이 있어이면, 세 점 P, Q, R은 일직선 위에 있다. △ABC의 각 꼭짓점 A, B, C에서 직선 PR에 이르는 거리를 각각 h_1, h_2, h_3이라 하면 닮음의 성질에 .. 2013. 12. 23.