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デデキント切断とは?

でできんとせつだん

デデキント切断とは、有理数全体を二つの集合に分割することで実数を厳密に定義する方法です。

デデキント切断(Dedekind cut)は、19世紀ドイツ数学リヒャルト・デデキントが考案した、実数を厳密に構成するための方法です。有理数の集合 Q を、ある実数 α を境界として左側と右側の二つの部分集合 (A, B) に分けたとき、この分割を「切断」と呼びます。

形式的には、切断 (A, B) は次の条件を満たします。

  • A と B は空でなく、A ∪ B = Q、A ∩ B = ∅
  • A の任意の元は B の任意の元より小さい
  • A は最大元をもたない

たとえば、√2 に対応する切断は「二乗して 2 より小さい正の有理数すべて(と負の有理数全体)」を A とし、残りを B とすることで表されます。この切断は有理数ではありませんが、切断として実数として扱えるようになります。

デデキント切断の意義は、直感的にしか捉えられていなかった実数の完備性(数直線に「穴」がないこと)を、有理数だけを使って厳密に証明できる点にあります。コーシー列による構成とともに、実数の公理的基礎として数学の教育・研究で広く学ばれます。

この考え方は後の集合論・位相空間論の発展にも大きな影響を与えました。

使い方・例文

「√2 は有理数ではないが実数として存在する」ことをデデキント切断を使って示す場面は、大学数学の解析学の授業で実数論の基礎として扱われます。

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