• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제18권3호
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• pp.589-609
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• 2016

본 논문에서는 중세 시대 아랍의 수학자 오마르 카얌(Omar Khayyam)이 제시한 삼차방정식의 기하학적 해법을 현대적으로 재해석하고 두 개의 원뿔곡선을 활용한 삼차방정식의 기하학적 해법이 갖는 교수학적 의미를 고찰하였다. 이를 바탕으로 삼차방정식 $x^3+4x=32$, $x^3+ax=b$, $x^3=4x+32$, $x^3=ax+b$의 기하학적 해법을 '대수와 기하의 연결', '귀납 및 일반화', '유추를 통한 유사한 해법의 연결' 관점에서 교육적으로 활용할 수 있는 방법과 적용 가능한 교수학적 시사점을 제시하고자 하였다. 삼차방정식을 기하학적으로 해결하면서 '대수와 기하의 연결'의 관점에서 삼차방정식의 대수적 표상과 원뿔곡선이라는 기하학적 표상의 상호 전환을 다룰 수 있다. 또한 '귀납 및 일반화'의 관점에서는 계수 및 상수항이 구체적인 수로 제시된 방정식의 기하학적 해법을 변수가 포함된 삼차방정식의 해법으로 일반화하는 과정을 다룰 수 있으며, '유추를 통한 유사한 해법의 연결'의 관점에서 문제의 해법과 관련된 유사한 절차와 방법을 새로운 문제의 해결에 적용할 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것이다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제26권4호
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• pp.715-730
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• 2016

본 연구는 대수와 기하의 영역을 연결하여 기존의 틀을 새로운 관점에서 이해하고 선대의 수학자들이 해결하지 못한 문제를 다룰 수 있었던 Descartes의 관점을 분석하고 적용 가능한 교수학적 시사점을 찾는 것을 목적으로 하고 있다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 대수와 기하의 수학적 연결성을 기반으로 하고 있는 해석기하학의 기본 원리와 전개 방식의 특징을 조명하였으며, 국내 외 교육과정 문서 및 선행 연구를 분석하여 해석기하학의 관점에서 방정식의 기하학적 해법이 갖는 의미를 고찰하였다. 이를 바탕으로 좌표평면에 표현된 도형들의 교점으로 방정식의 기하학적 해를 제시하면서 대수와 기하의 수학적 연결성에 관한 통찰의 기회를 제공할 수 있는 가능성에 대하여 논의하였으며, 두 원뿔곡선의 교점을 활용한 삼차방정식의 기하학적 해법을 탐색 단계, 해결 단계, 반성 단계의 일련의 과정으로 해석하고 이를 교수학적으로 활용할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제27권1호
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• pp.89-112
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• 2017

본 연구에서는 삼차방정식 $x^3+4x=32$의 기하학적 해법을 사례로 하여 삼차방정식 $x^3+ax=b$를 기하학적으로 해결하는 일반화 과정을 분석했다. 연구 결과, 동적 기하 환경을 활용한 문제 해결 과정에서 변수를 동적으로 이해하면서 이미 제시한 일반해를 재해석하고, 더 나아가 또 다른 일반해를 제시할 수 있게 되어 일반화의 수준이 향상되었다. 결론적으로, 문제 해결 과정에서 동적 기하 환경이 변수 이해 및 일반화 수준 향상과 관련해 학생 중심 탐구 수단으로서 유의미한 역할을 할 수 있다는 교수학적 시사점을 도출할 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2012년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.143-144
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• 2012

전통적인 VOF 기법을 이용한 내부 조파 방법을 레블셋 기법에 적용하였다. 기하학적으로 유리한 유한요소법을 이용하여, Navier-Stokes 방정식의 공간차분에는 Characteristic Galerkin 기법을, 시간차분에는 Fractional Four-step 기법을 적용하였다. 중심(x=0)에서 전파하는 경우, 외부조파에 의한 영역내 재반사 문제가 해결되어 선형파를 의도한 바대로 잘 조파할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.181-184
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• 2012

기존에 제시된 Lin 과 Liu (1999)의 VOF 기법을 이용한 내부 조파 방법을 레블셋 기법에 적용하였다. 기하학적으로 유리한 유한요소법을 이용하여, Navier-Stokes 방정식의 공간차분에는 Characteristic Galerkin 기법을, 시간차분에는 Fractional Four-Step 기법을 적용하였다. 그림에 보인 바와 같이 중심(x=0)에서 전파하는 경우, 외부조파에 의한 영역내 재반사 문제가 해결되어 선형파를 의도한 바대로 잘 조파할 수 있었다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제24권1호
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• pp.123-143
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• 2010

Skeleton Tower 문제는 대수와 기하를 통합하는 교육과정의 한 예로, 산술적인 세기, 정육면체의 개수를 세는 다양한 규칙이나 가능성을 열거하기, 기하학적 그림 그리기, 대수 방정식의 사용과 같은 다양한 방법으로 접근할 수 있으므로, 대수 방정식의 사용 방법만 제외한다면 초등학생에게도 사용 가능한 자료이다. 따라서, 본 연구에서는 J대학교 부설 영재교육원에서 실시한 2010학년도 초등수학반 영재선발시험에 응시한 3, 4학년생들을 대상으로, '4층 Skeleton Tower'를 해결하게 한 후, 이들의 문제해결 실태를 분석하여, 영재교육을 담당하는 교사들을 위한 시사점을 알아보고자 한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-48
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• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 전산구조공학
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• 제3권3호
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• pp.113-123
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• 1990

본 연구에서는 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 탄소성 및 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrance locking 현상을 제거하기위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrance locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지않는다. 소성변형 정형화에서는 적층모델을 사용하며, 재료는 von Mises항복조건을 따른다고 가정한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total lagrangian수식화를 사용하여 정형화 하였고, 비선형 방정식은 하중제어 및 변위제어법을 사용한 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 정확도를 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.594-600
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• 2021

곡선 보는 철교 그리고 자동차와 갈은 구조물의 구성으로 널리 사용되어왔다. 많은 연구자들의 관심분야인 이러한 구조물의 안정성 거동 해석분야는 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 곡선 보 구조물의 기하학적 구조 및 물성치가 탄성 및 강성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 정역학적 동역학적 해석이 필요하다. 그러나 구조물의 복잡성 때문에 어떠한 경계조건에서도 엄밀해를 얻기가 매우 어렵다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔으나 이러한 방법들은 때론 복잡한 비선형 구조물에는 과도한 컴퓨터 용량사용과 복잡한 알고리즘 프로그램을 요구한다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 미분구적법(DQM)이 여러 분야에 사용되어왔다. 본 연구에서는 복잡한 편미분 방정식의 해를 구하기 위하여 미분구적법이 사용되었다. 중면 신장을 고려한 등분포 하중 하에서 선형으로 변하는 비대칭 곡선 보의 내평면 신장 좌굴의 지배방정식을 유도하였고, DQM을 이용하여 지배방정식의 해를 구하였다. 다양한 열림 각, 경계 조건, 그리고 파라미터에 의한 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 비교 가능한 엄밀해와 비교하였고 DQM은 적은 격자점을 사용하고도 정확성을 보여주었다. 예를 들어 열림 각이 180°인 비 신장 고정단 곡선 보의 경우, 엄밀해의 임계하중 값은 8.0이고 DQM의 임계하중 값은 7.98로, 오차가 0.3% 미만 이었다. 곡선 보의 내평면 비 신장 임계하중도 계산하였고, 두 이론을 상호 비교 분석하였다. 아크축의 중면 신장을 고려한 연구는 곡선 보의 임계하중에 중대한 영향을 미치는 것을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-10
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• 1991

본 논문에서는 개선된 감절점(degenerated) 쉘 유한요소의 복합적충을 갖는 쉘구조에의 적용성을 고찰하였다. 본 논문의 개선된 쉘 요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrane locking 현상을 제거하기 위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기 위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrane locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지 않는다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total Lagrangian 수식화를 시용하여 정형화 하였고, 비선형 수치해석은 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 쉘 유한요소의 유용성과 정확도를 고찰하였다.