168 명제 ‘p이면 q이다’의 참/거짓: 가정과 결론 사이의 진실게임! 🕵️
안녕하세요, 논리의 흐름을 따라가는 탐험가 친구들! 👋 지난 시간에는 문자의 값에 따라 참/거짓이 결정되는 ‘조건’에 대해 배웠어요. 오늘은 이 조건 두 개를 “~이면 ~이다“라는 형태로 연결하여 만든 새로운 명제, 즉 조건 명제에 대해 알아볼 거예요. 수학에서는 이것을 p \rightarrow q (p이면 q이다)와 같이 표현한답니다. 이 명제는 언제 참이 되고 언제 거짓이 되는지, 그리고 거짓임을 밝히는 ‘반례’는 무엇인지 함께 그 진실게임을 시작해 볼까요? 🤔
📝 핵심만정리: ‘p이면 q이다’ 명제의 모든 것!
- 명제 p \rightarrow q (p이면 q이다):
- 두 조건 p, q로 이루어진 명제로, p를 가정, q를 결론이라고 해요.
- 명제 p \rightarrow q의 참/거짓:
- 참일 때: 조건 p를 만족시키는 모든 것이 조건 q도 만족시키면 명제 p \rightarrow q는 참입니다. 기호로는 p \Rightarrow q와 같이 나타내요.
- 거짓일 때: 조건 p를 만족시키지만 조건 q는 만족시키지 않는 예(반례)가 단 하나라도 존재하면 명제 p \rightarrow q는 거짓입니다. 기호로는 p \not\Rightarrow q와 같이 나타내요.
- 명제 p \iff q:
- 명제 p \rightarrow q와 그 역인 명제 q \rightarrow p가 모두 참일 때, 즉 p \Rightarrow q이고 q \Rightarrow p일 때, 기호로 p \iff q와 같이 나타내요. (p와 q는 동치 또는 필요충분조건 관계)
🤔 명제 ‘p이면 q이다’란 무엇일까요? (가정과 결론!)
개념정리 168-1: 두 조건을 연결하는 논리적 다리!
우리가 두 개의 조건 p와 q가 있을 때, 이 둘을 “만약 p라면, 그러면 q이다“라는 형태로 연결하여 하나의 문장이나 식으로 만들 수 있어요. 이것을 수학에서는 명제 “p이면 q이다“라고 하고, 기호로는 p \rightarrow q와 같이 나타냅니다.
이때,
- 조건 p를 이 명제의 가정(Hypothesis)이라고 하고,
- 조건 q를 이 명제의 결론(Conclusion)이라고 합니다.
예를 들어, “만약 x < 1 (가정 p)이면, x < 2 (결론 q)이다.”와 같은 형태가 바로 명제 p \rightarrow q입니다.
🚦 참/거짓 판별: 반례가 있느냐 없느냐!
개념정리 168-2: 가정을 만족해도 결론이 안 되면 ‘거짓’!
명제 p \rightarrow q의 참 또는 거짓은 어떻게 판별할까요?
- 명제 p \rightarrow q가 참이다:
가정 p를 만족하는 모든 경우에 대하여 결론 q도 항상 만족될 때, 이 명제는 참이라고 합니다.
이때 기호로는 화살표를 두 줄로 그어 p \Rightarrow q와 같이 나타내기도 해요. - 명제 p \rightarrow q가 거짓이다:
가정 p는 만족하지만 (p는 참이지만), 결론 q는 만족하지 않는 (q는 거짓인) 경우가 단 하나라도 존재하면, 이 명제는 거짓이라고 합니다.
이처럼 가정을 만족시키면서 결론을 만족시키지 않는 예를 그 명제의 반례(Counterexample)라고 불러요. 반례가 하나라도 발견되면 그 명제는 거짓이 됩니다.
거짓일 때는 p \not\Rightarrow q와 같이 나타내기도 합니다.
예시:
- 명제: “만약 x < 1이면, x < 2이다.”
→ x<1을 만족하는 모든 x(예: 0, -1, 0.5 등)는 항상 x<2도 만족하죠? 따라서 이 명제는 참입니다. - 명제: “만약 x2 = 1이면, x = 1이다.”
→ 가정 x2=1을 만족하는 x는 1 또는 -1입니다.
x=1일 때는 결론 x=1을 만족하지만, x=-1일 때는 가정을 만족하지만 결론을 만족하지 않죠 (-1 \ne 1).
따라서 x=-1이 반례가 되어, 이 명제는 거짓입니다.
가정이 거짓이면 명제는 항상 참? (공허한 참)
수학적 약속에 따라, 명제 p \rightarrow q에서 가정이 거짓인 경우에는 결론의 참/거짓에 관계없이 그 명제 자체를 ‘참’으로 봅니다. 예를 들어 “만약 3이 짝수이면, 지구는 평평하다.”는 명제는 가정이 거짓이므로 참인 명제로 취급됩니다. 이것을 ‘공허한 참(vacuously true)’이라고도 하는데, 고등학교 과정에서는 주로 가정이 참인 경우에 초점을 맞추므로 크게 신경 쓰지 않아도 괜찮습니다.
🧐 개념확인 문제: 명제의 참/거짓 판별하기!
이제 배운 내용을 바탕으로 주어진 명제의 참/거짓을 판별해 봅시다!
다음 명제의 참, 거짓을 판별하시오. (PDF Check 문제)
- n이 짝수이면 n은 4의 배수이다.
- 사각형 ABCD가 정사각형이면 사각형 ABCD는 마름모이다.
정답 및 해설:
- “n이 짝수이면 n은 4의 배수이다.”
가정: n이 짝수이다. 결론: n은 4의 배수이다.
반례를 찾아봅시다. 예를 들어 n=2일 때, n은 짝수이지만 4의 배수는 아니죠?
반례가 존재하므로 이 명제는 거짓입니다. - “사각형 ABCD가 정사각형이면 사각형 ABCD는 마름모이다.”
가정: 사각형 ABCD가 정사각형이다. 결론: 사각형 ABCD는 마름모이다.
정사각형의 정의는 “네 변의 길이가 모두 같고 네 내각의 크기가 모두 같은 사각형”입니다. 마름모의 정의는 “네 변의 길이가 모두 같은 사각형”이죠.
정사각형은 네 변의 길이가 모두 같으므로, 항상 마름모의 정의를 만족합니다. 반례를 찾을 수 없습니다.
따라서 이 명제는 참입니다.
명제의 참/거짓을 판별할 때는 가정을 만족하는 모든 경우에 결론도 만족하는지, 아니면 가정을 만족하지만 결론은 만족하지 않는 반례가 있는지를 꼼꼼히 살펴보는 것이 중요해요! 😉
오늘은 두 조건 p, q로 이루어진 명제 “p이면 q이다” (p \rightarrow q)의 뜻과 그 참/거짓을 판별하는 방법에 대해 배웠습니다. 가정을 만족하면서 결론을 만족시키지 않는 예, 즉 ‘반례’가 하나라도 존재하면 그 명제는 거짓이 된다는 점이 중요했죠! 이 조건 명제는 수학적 논증의 기본 구조이므로 확실하게 이해해두는 것이 좋습니다. 오늘도 수고 많으셨습니다! 다음 시간에는 명제 p \rightarrow q의 참/거짓을 각 조건의 ‘진리집합’ 사이의 포함 관계로 판단하는 방법에 대해 알아보겠습니다. 벤다이어그램이 다시 등장할 시간이에요! 🖼️