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双条件文とは?

そうじょうけんぶん

条件文とは、二つの命題が互いに同値であることを表す論理結合子で、「AならばBかつBならばA」が成り立つときに真となります。

条件文(biconditional)とは、二つの命題PとQの間に「PはQの必要十分条件である」という関係を表す論理結合子です。記号では「P↔Q」や「P⟺Q」と書き、「PならばQであり、かつQならばPである」という意味を持ちます。

双条件文が真になるのは、PとQの真偽値が一致する場合です。真理値表で整理すると次のようになります。

  • Pが真・Qが真 → P↔Qは真
  • Pが真・Qが偽 → P↔Qは偽
  • Pが偽・Qが真 → P↔Qは偽
  • Pが偽・Qが偽 → P↔Qは真
つまり、PとQが同じ真偽値を持つときにのみ真となります。

双条件文は「同値(equivalence)」とも呼ばれ、数学の証明では「必要十分条件(if and only if)」という形で頻繁に登場します。英語では「iff」と略記されることもあります。条件文(P→Q)が一方向の含意であるのに対し、双条件文は双方向の含意を一つの式に凝縮したものです。

論理学だけでなく、プログラミングや電気回路の設計においても同様の概念が使われており、XNORゲート(排他的否定論理和)は双条件文と同じ真理値表を持ちます。数学的な定義を与えるときや定理の同値変換を行うときに不可欠な記号です。

使い方・例文

「三角形が正三角形であるならばかつそのときに限り、三辺の長さが等しい」は双条件文の典型例です。証明問題で「P⟺Q を示せ」という形で要求されることが多く、P→QとQ→Pの両方向を個別に証明します。

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