수포자라서 미적분을 모른다고?

이미 우리는 미분과 적분의 세상에서 살고 있습니다.

수학 시간에 '미분', '적분'이라는 단어를 들은 순간 머릿속이 하얘진 기억, 다들 한 번쯤 있지 않나요? 요즘은 미적분을 공부하지 않아도 고등학교를 졸업할 수 있다고 하더군요. 기호도 낯설고, 선생님 말도 귀에 안 들어오고, 그냥 외우기만 했던 그 시간들. 그런데 사실 미분과 적분의 핵심 생각은 우리가 일상에서 늘 느끼는 것들입니다. 오늘은 공식 하나 없이, 미분과 적분을 이해해 봅니다.

먼저, 두 개념을 한 문장으로 이야기하면 미분은 지금 이 순간, 얼마나 빠르게 변하고 있나?, 적분은 지금까지 쌓인 것을 모두 더하면 얼마나 되나?로 표현할 수 있습니다. 감이 잘 안 와도 괜찮습니다. 지금부터 하나씩 풀어볼게요.

자동차 속도계를 떠올려 보세요

서울에서 부산까지 4시간 만에 갔다고 해봅시다. 거리가 약 400km니까 평균 속도는 시속 100km입니다. 그런데 운전하는 내내 속도가 딱 100km로 고정되어 있었을까요? 아니죠. 고속도로에 막 들어설 때는 60km, 한창 달릴 때는 120km, 터널 앞에서는 90km… 속도는 매 순간 달라집니다. 자동차 속도계가 표시해 주는 숫자, 즉 '매 순간의 속도', 즉 지금 이 찰나에 얼마나 빠르게 움직이고 있는가를 나타내는 것이 바로 미분입니다.

속도만이 아닙니다. 미분은 변화의 빠르기를 다루는 개념이라, 무언가 변하는 곳이라면 어디서든 쓸 수 있습니다. 몇 가지 예를 들어 보면, 주식 그래프에서 지금 이 순간 가격이 오르는지 내리는지, 열이 오르는 환자의 체온이 지금 빠르게 오르는지 천천히 오르는지, 커피가 식어가는 속도가 처음에는 빠르고 나중에는 느려지는 것 등 우리 일상에서도 자주 접하는 것들입니다. 이런 것들을 정확하게 표현하려면 '지금 이 순간의 변화 빠르기'가 필요합니다. 그게 미분입니다.

미분을 그래프로 보면 더 쉽게 와닿습니다. 어떤 값의 변화를 그래프로 그렸을 때, 그 곡선 위 어느 한 점에서의 기울기가 바로 그 순간의 미분값입니다. 기울기가 가파를수록 변화가 빠르고, 완만하면 변화가 느린 것입니다. 기울기가 0이면? 그 순간은 변화가 없다는 뜻입니다. 산꼭대기나 골짜기처럼, 가장 높거나 가장 낮은 지점이 바로 여기입니다.