SymPy 검산: 손으로 푼 것을 기계로 채점하기
3번에서 세운 검산 셋을 그대로 코드로 옮깁니다. 기호 계산으로 손의 답과 기계의 답을 대조하고, 두 답이 갈릴 때 의심할 순서를 정하고, 기호로 안 될 때는 특수값·중심차분·리만합·난수로 확인합니다. 몇 자리까지 맞으면 맞다고 볼지는 47번의 기준을 씁니다.
PALDYN LEARN
AI가 어떻게 작동하는지 배웁니다. 모델의 원리부터 그 아래를 떠받치는 수학, 실제로 굴리는 방법까지.
3번에서 세운 검산 셋을 그대로 코드로 옮깁니다. 기호 계산으로 손의 답과 기계의 답을 대조하고, 두 답이 갈릴 때 의심할 순서를 정하고, 기호로 안 될 때는 특수값·중심차분·리만합·난수로 확인합니다. 몇 자리까지 맞으면 맞다고 볼지는 47번의 기준을 씁니다.
유효숫자와 반올림에서 시작해 절대오차·상대오차를 가르고, 더할 때와 곱할 때 오차가 어떻게 불어나는지를 봅니다. 자릿수 소거를 손으로 재현하고, 반로그·로그-로그 축을 읽고, 마지막으로 오차의 차수를 적는 기호 O(·)를 세웁니다.
증명을 쓰는 훈련이 아니라 읽는 훈련입니다. 수학 문서의 여섯 낱말과 가정·결론을 가르는 법을 세우고, 증명 뼈대 여섯을 앞에서 결과만 받아 쓴 네 문장으로 되짚습니다. 마지막은 1=2를 증명하는 가짜 증명에서 틀린 줄을 찾는 연습입니다.
입력이 둘인 함수는 평면 위 각 점에 높이를 얹은 것입니다. 곡면·등고선·단면 세 방법으로 그릇·안장·골짜기·봉우리 넷을 보고, 편미분을 '단면에서 하는 보통의 미분'으로 정의합니다. 마지막으로 두 변수 함수 아래의 부피가 두 번의 1축 적분이 됨을 확인합니다.
2×2 연립방정식을 문자로 끝까지 풀면 분모에 ad−bc가 나옵니다. 이 값이 곧 두 열이 만드는 평행사변형의 넓이이고, 0이면 해가 하나가 아닙니다. 여인수 전개로 3×3 행렬식을 계산하고, 2×2 역행렬 공식과 가우스-조던으로 3×3 역행렬까지 손으로 구합니다.
미지수 둘짜리는 대입·가감으로 풀렸지만 셋을 넘으면 요령이 무너집니다. 첨가행렬 위에서 세 가지 행 연산으로 사다리꼴을 만들고 후진 대입으로 답을 내는 절차를 세우고, 마지막 행이 결정하는 해가 하나·무한·없음의 세 갈래를 손계산으로 확인합니다.
지금까지 다룬 수 하나짜리 대상 대신 수를 직사각형으로 늘어놓은 것을 세웁니다. 크기 m×n과 첨자 aᵢⱼ, 덧셈과 스칼라배, Ax와 AB의 정의, 크기가 맞아야 곱해진다는 규칙, 단위행렬 I와 전치 Aᵀ, 그리고 (AB)ᵀ=BᵀAᵀ까지 손으로 계산합니다.
동전을 20번 던졌더니 앞면이 15번 나왔습니다. 이 동전이 공정한가를 어떻게 판정할까요. 귀무가설과 대립가설, 유의수준 α와 p값의 정확한 정의, p값이 아닌 것 셋, 1종·2종 오류를 이항계수로 손계산해 확인합니다.
손에 든 숫자 뭉치를 몇 개의 수로 줄이는 법입니다. 평균이 넷이나 되는 이유부터 분산과 표준편차, 사분위수와 상자그림, 그리고 히스토그램의 칸 나누기가 결론을 바꾸는 자리까지 손으로 계산합니다.
표본공간을 손으로 다 적을 수 없을 때 쓰는 도구를 만듭니다. 곱의 법칙에서 순열과 조합을 세우고, 파스칼 삼각형과 이항정리를 손으로 채운 뒤 로또와 생일 문제를 계산합니다.
무언가를 이미 알고 있으면 세는 바탕이 줄어듭니다. 서른여섯 칸 표를 좁혀 조건부확률을 세우고, 배반과 독립을 반례로 가르고, 베이즈 정리와 기댓값까지 손으로 계산합니다.
확률은 감이 아니라 세기입니다. 먼저 모아 놓은 것을 다루는 말인 집합을 세우고, 일어날 수 있는 결과를 전부 적은 표본공간 위에서 주사위 두 개의 서른여섯 칸을 직접 셉니다.
미지수가 수가 아니라 함수인 방정식입니다. 변화율만 알 때 함수를 되찾으면 해가 무리로 나오고, 초기조건 하나가 그중 하나를 고릅니다. 지수·냉각·로지스틱 셋을 손으로 풀고 오일러 방법으로 걸어 봅니다.
접선은 1차 다항식으로 곡선을 흉내 낸 것입니다. 항을 하나씩 붙여 휘는 정도까지 맞추면 계수가 n!로 나뉜 도함수가 되고, 그 근사는 한 점 둘레에서만 통합니다.
누적 넓이 함수를 미분하면 원래 함수가 나옵니다. 이 한 줄로 리만합을 대신하고, 연쇄법칙과 곱의 규칙을 거꾸로 돌려 치환적분과 부분적분을 만듭니다.
곡선 아래 넓이를 직사각형으로 덮어 더합니다. 왼끝·오른끝·중점 세 방식으로 재고, 칸을 늘려 오차를 조이고, 시그마 공식과 극한으로 정적분 하나를 끝까지 손으로 구합니다.
정의식으로 하나씩 유도하는 대신 표와 규칙 넷으로 몇 초 만에 미분합니다. 기본 도함수 표, 곱과 몫의 규칙, 합성함수와 연쇄법칙을 세우고 스무 문제를 손으로 풉니다.
표가 찾아낸 값에 lim 기호로 이름을 붙이면 미분계수입니다. 그것이 접선의 기울기이고, 기준점을 변수로 바꾸면 점마다 기울기를 돌려주는 새 함수가 됩니다.
같은 함수라도 어느 구간을 잡느냐에 따라 변화율이 달라집니다. 그 구간을 좁혀 가면 값이 한 곳에 붙는데, 표로 먼저 보고 식을 약분해 그 값을 확정합니다.
무한히 더했는데 값이 있다는 말이 왜 모순이 아닌지를 부분합 표 하나로 답합니다. 그리고 0.999…가 1인 이유와 순환소수를 분수로 되돌리는 절차의 정체가 여기서 드러납니다.
한없이 진행하면 결국 어디에 붙는가. 이 글은 수치 표 하나만 도구로 씁니다. 표로 먼저 보고 대수로 확정하는 이 방식이 뒤따르는 미적분 글 전부의 규약이 됩니다.
수를 줄지어 세우고 그 줄 전체를 한 기호로 접습니다. Σ는 새로운 계산이 아니라 '여기부터 저기까지 더하라'는 지시문이고, 펼쳤다 접는 연습이 전부입니다.
제곱해서 −1이 되는 수를 하나 들여오면 평면 위의 점이 수가 됩니다. 그 수끼리 곱하면 각이 더해지고, 그 사실 하나가 삼각함수의 덧셈정리를 그대로 뱉어 냅니다.
직각삼각형의 변의 비로 시작해 반지름 1인 원 위로 옮깁니다. 그러면 90°를 넘는 각도 값이 정해지고, 원을 한 바퀴 돌리면 사인 곡선이 그려집니다.