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−n · 음수

0 아래로 이어지며 방향이 생긴 수, 음수

3℃에서 기온이 5℃ 내려갔다. 지금 몇 도일까? (3 − 5의 답은?)

위치와 방향을 함께 읽습니다.

한때 '있을 수 없는 수'라 거부당했던 수

몰입형 화면으로도 볼 수 있어요 →

이 질문이 왜 필요할까요?

자연수와 분수만으로는 '3에서 5를 빼라'에 답이 없었습니다. 그런데 세상에는 답이 필요한 상황이 많았어요. 영하의 추위, 지하층, 갚아야 할 빚 같은 것들이요.

해법은 0에서 멈추던 수직선을 왼쪽으로 늘리는 것이었습니다. 0보다 1 작은 수를 −1, 2 작은 수를 −2라고 부르면 3 − 5 = −2가 돼요. 모든 뺄셈에 답이 생깁니다.

덤으로 수가 방향을 갖게 됐습니다. +는 오른쪽, −는 왼쪽이에요. 온도, 지하층, 통장 잔고처럼 기준점 양쪽으로 펼쳐진 세계를 하나의 수로 담게 됐습니다.

잠깐, 직접 확인해 볼까요?

먼저 결과를 예상해 보세요. 값을 하나씩 바꾸면서 예상과 무엇이 다른지 살펴봅시다.

예측 먼저 — 지금 3℃인데 기온이 5℃ 내려간다면? 3 − 5의 답은?

온도계를 움직여보세요

3℃에서 시작합니다. 0 아래로 내려가면 무슨 일이 벌어질까요?

-6-4-20246

3℃

지금 온도

⊂

수의 세계에서 음수는 어디쯤일까?

ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ ⊂ ℂ — 네 번의 위기와 확장, 수의 확장 실험실에서 전체 지도를 받아 보세요.

→

같은 생각을 다른 말로 읽어 봅시다

음수는 0을 기준으로 반대쪽을 나타내는 수입니다. 덧셈을 이동으로 보면 음수를 더하는 일과 양수를 더하는 일의 차이는 이동 방향에서 드러납니다.

예를 하나 더 따라가 봅시다

잔고가 3인 상태에서 5를 지출하면 3−5=−2입니다. 수직선에서는 3에서 왼쪽으로 5만큼 이동한 곳입니다. 수직선 밖으로 떨어진 것이 아니라 0의 반대편으로 간 것입니다.

음수의 핵심은 크기가 아니라 방향이다.

−3은 '3만큼, 반대쪽으로'라는 뜻입니다. 수에 방향이 실리는 순간 뺄셈은 반대 방향으로 가기가 돼요. 이 생각이 나중에 벡터로 자랍니다.

0은 끝이 아니라 한가운데다.

음수를 받아들이면 0의 자리가 바뀝니다. 수직선의 왼쪽 끝이 아니라 중심이 돼요. 기준점 양쪽을 보는 이 눈이 좌표와 그래프의 출발점입니다.

이제 정의와 조건을 함께 읽습니다

여기서 지킬 조건

빚이나 방향은 음수를 이해하는 예시입니다. 음수 곱셈의 규칙은 그 비유만으로 확정하지 않고 분배법칙 등과의 일관성으로 확인합니다.

온도계 실험에서 확인한 것을 수학의 언어로 쓰면 이렇습니다.

공식 해부 — 화살표 뒤집기 실험과 짝지어 보기

× =

음수의 정의

0보다 n만큼 작은 수가 −n입니다. 수직선을 왼쪽으로 늘리면 모든 뺄셈에 답이 생겨요.

크기 비교

수직선에서 왼쪽일수록 작습니다. 영하 5도가 영하 2도보다 추운 것과 같아요.

부호의 곱셈

×(−1)은 방향 뒤집기입니다. 두 번 뒤집으면 제자리예요. 암기가 아니라 뒤집기의 논리입니다.

여기서 한 번 더 구분해 볼까요?

−5는 −2보다 크다. 5가 2보다 크니까.

수직선에서 −5는 −2보다 왼쪽에 있으니 더 작습니다. 영하 5도가 영하 2도보다 춥잖아요. 음수에서는 붙은 숫자가 클수록 오히려 작은 수입니다.

음수 곱하기 음수가 양수인 것은 그냥 외우는 규칙이다.

(−1)을 곱하는 것은 방향 뒤집기입니다. 한 번 뒤집으면 반대쪽, 두 번 뒤집으면 제자리예요. 거울을 두 번 비추면 원래 모습이 되는 것과 같습니다.

다른 질문에서는 어떻게 쓰일까요?

날씨와 온도

영하 12℃는 −12℃입니다. 일기예보의 겨울 숫자가 음수예요. '어제보다 7도 떨어짐' 같은 변화도 −7로 적습니다.

통장 잔고와 빚

잔고 −50,000원은 5만원을 갚아야 한다는 뜻입니다. 회계에서 손해를 뜻하는 적자(赤字)는 음수를 빨간색으로 쓰던 관습에서 온 말이에요.

엘리베이터와 해발

지하 3층은 B3, 즉 −3층입니다. 해저 200m는 해발 −200m예요. 기준 아래를 세는 언어가 음수입니다.

스포츠 기록

골프의 −7(언더파)은 기준 타수보다 7타 적다는 뜻입니다. 골프에서는 음수가 좋은 성적이에요. 축구의 골득실 −2도 같은 문법입니다.

이번에는 내 말로 설명해 보세요

내 말로 설명해 보기

−2보다 −5가 작은 이유를 수직선으로 설명해 보세요.

생각한 뒤 설명 확인하기

−5가 더 왼쪽에 있기 때문입니다. 절댓값이 크다는 것과 수 자체가 크다는 것은 다른 질문입니다.

계산과 개념을 문제로 확인하기 (4)

문제 완료 0 / 4

1. −4와 −9 중 어느 쪽이 큰 수일까요?

2. 기온 2℃에서 7℃ 내려가면 몇 도가 될까요?

℃

3. (−2) × (−3)은 얼마일까요?

4. (−1)을 5번 곱한 수의 부호는 무엇일까요?

다른 질문으로 한 번 더 생각하기
Q1−3과 −7 중 어느 쪽이 큰 수일까요?답 보기 ▾

−3입니다. 수직선에서 −3이 −7보다 오른쪽, 즉 0에 더 가까이 있으니까요. 영하 3도가 영하 7도보다 따뜻한 것과 같습니다.

Q2(−2) + 5는 얼마일까요? 온도계로 생각해 보세요.답 보기 ▾

영하 2도에서 5도 오르면 영상 3도입니다. 그래서 (−2) + 5 = 3이에요. 음수의 덧셈은 수직선 위의 이동으로 보면 헷갈리지 않습니다.

Q3(−3) × (−4)는 왜 +12일까요?답 보기 ▾

3 × 4 = 12에 뒤집기가 두 번 들어 있습니다. ×(−1)이 두 개면 방향이 두 번 뒤집혀 제자리(+)예요. 뒤집기 횟수가 홀수면 −, 짝수면 +입니다.

답을 열기 전에 반드시 먼저 스스로 답해보세요 — 틀리는 것이 학습의 시작입니다.

다음에는 어떤 질문을 해볼까요?

∴

증명 실험실

여기서는 비유를 쓰지 않습니다.

§

학습 실험실

이 개념은 학년 전체에서 어디쯤일까요?

다음 개념으로 연결

a/b

분수

0 아래를 채웠으니 이제 0과 1 사이 — 하나보다 작은 양을 적는 분수로 수직선의 빈칸을 마저 채우자.

분수 실험실로 이동 →

관련 실험실

a/b

분수

1보다 작은 쪽(분수)과 0보다 작은 쪽(음수) — 수는 두 방향으로 확장됐다.

분수 실험실로 이동 →

관련 실험실

v⃗

벡터

'크기 + 방향'이라는 음수의 아이디어가 2차원으로 자라면 벡터가 된다.

벡터 실험실로 이동 →