선형 근사로서의 접선 개념의 교육학적 고찰

Pedagogical Discussion on the concept of Tangent as a Linear Approximation

우리나라 학교수학에서는 접선에 대한 개념을 학년별로 다양하게 제시하고 있다. 학년이 올라감에 따라 이전 학년에서 학습했던 개념을 점차 수정하면서 최종적으로는 할선의 극한으로서의 접선의 개념에 도달한다. 이 연구에서는 선형 사로서의 접선 개념을 도입하고 이에 대한 수학 교육학적 의미에 대하여 고찰한다. 이 개념이 비선형 문제의 국소적 측면을 다룰 때 이를 선형화 시켜서 바라보는 현대 수학의 중요한 관점을 내포하고 있음을 살펴본다. 이 개념의 교수학적 변환으로서 접선을 이용하여 제곱근의 값을 근사적으로 구하는 방법을 알아보고, 이를 통하여 접선 개념의 학습에 대한 긍정적인 태도, 흥미, 동기 부여 등의 정의적인 요소들을 증진시킬 수 있음을 논의한다. 또한, 이 개념을 통하여 첨점이 있는 그래프에서 첨점의 좌우에서 서로 다른 접선이 생길 경우 학생들이 가질 수 있는 오류의 의미 분석 및 그 해소 방안을 모색한다.

In the school mathematics the concept of tangent is introduced in several steps in suitable contexts. Students are required to reflect and revise their concepts of tangent in order to apply the improved concept to wider range of contexts. In this paper we consider the tangent as the optimal linear approximation to a curve at a given point and make three discussions on pedagogical aspects of it. First, it provides a method of finding roots of real numbers which can be used as an application of tangent. This may help students improve their affective variables such as interest, attitude, motivation about the learning of tangent. Second, this concept reflects the modern point of view of tangent, the linear approximation of nonlinear problems. Third, it gives precise meaning of two tangent lines appearing two sides of a cusp point of a curve.