可算集合・とは?初心者にもわかる解説共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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可算集合・とは?初心者にもわかる解説共起語・同意語・対義語も併せて解説!
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岡田 康介

名前:岡田 康介(おかだ こうすけ) ニックネーム:コウ、または「こうちゃん」 年齢:28歳 性別:男性 職業:ブロガー(SEOやライフスタイル系を中心に活動) 居住地:東京都(都心のワンルームマンション) 出身地:千葉県船橋市 身長:175cm 血液型:O型 誕生日:1997年4月3日 趣味:カフェ巡り、写真撮影、ランニング、読書(自己啓発やエッセイ)、映画鑑賞、ガジェット収集 性格:ポジティブでフランク、人見知りはしないタイプ。好奇心旺盛で新しいものにすぐ飛びつく性格。計画性がある一方で、思いついたらすぐ行動するフットワークの軽さもある。 1日(平日)のタイムスケジュール 7:00 起床:軽くストレッチして朝のニュースをチェック。ブラックコーヒーで目を覚ます。 7:30 朝ラン:近所の公園を30分ほどランニング。頭をリセットして新しいアイデアを考える時間。 8:30 朝食&SNSチェック:トーストやヨーグルトを食べながら、TwitterやInstagramでトレンドを確認。 9:30 ブログ執筆スタート:カフェに移動してノートPCで記事を書いたり、リサーチを進める。 12:30 昼食:お気に入りのカフェや定食屋でランチ。食事をしながら読書やネタ探し。 14:00 取材・撮影・リサーチ:街歩きをしながら写真を撮ったり、新しいお店を開拓してネタにする。 16:00 執筆&編集作業:帰宅して集中モードで記事を仕上げ、SEOチェックやアイキャッチ作成も行う。 19:00 夕食:自炊か外食。たまに友人と飲みに行って情報交換。 21:00 ブログのアクセス解析・改善点チェック:Googleアナリティクスやサーチコンソールを見て数字を分析。 22:00 映画鑑賞や趣味の時間:Amazonプライムで映画やドラマを楽しむ。 24:00 就寝:明日のアイデアをメモしてから眠りにつく。


可算集合とは何か

可算集合とは、有限集合であるか、自然数と一対一対応が作れる集合のことです。要するに、集合の要素を1,2,3...と順番に数えられるなら、その集合は可算です。

なぜ可算と呼ぶのか

「可算」は「数えることができる」という意味です。実際、自然数と1対一対応を作れるとき、その集合の大きさは自然数と同じだと考えられます。

代表的な例

例1 自然数集合 N は可算です。N = {1,2,3,...} の順番に対応づければよいからです。

例2 整数集合 Z も可算です。0 を真ん中にして、1, -1, 2, -2, 3, -3, ... の順に並べると、N との対応が作れます。

例3 有理数集合 Q は可算です。分数 a/b を適切に並べ替えると全ての有理数を列挙できます。実際には、分子と分母の組をどう並べるかを決めた「対角線的な列挙」が有名です。

非可算集合との違い

可算集合に含まれない集合を非可算集合と呼びます。代表的な非可算集合は実数全体集合 R です。実数はどんな風に並べても全て順番に挙げきれないことが、Cantor の対角線論証で示されます。

Cantor の対角線論証のイメージ

区間 [0,1] に含まれる実数を想像上のリストとして並べても、そのリストには必ず含まれない実数を作ることができます。新しい実数は対角線上の数字と異なるように作るとよいのです。これが「実数は可算ではない」ことの核心です。

表で整理

able>集合可算性備考N 自然数全体可算1,2,3... の対応で成立Z 整数全体可算0,1,-1,2,-2,3,-3,...Q 有理数全体可算分数の列挙で表現可能R 実数全体非可算Cantor の対角線論証で示されるble>

要点のまとめ

可算集合には有限集合も含まれます。無限集合が可算かどうかは自然数と1対1対応が作れるかで判断します。日常の直感として、N, Z, Q は可算ですが R は非可算という事実を覚えておくとよいでしょう。難しそうに見えても、基本は「数を数えられるかどうか」という直感です。


可算集合の同意語

デヌメラブル集合
無限集合で、自然数集合と1対1対応できる集合。通常は「無限に可算な集合」を指しますが、文脈により可算集合全体を含む場合もあります。
列挙可能集合
enumerable set の日本語訳。数え上げられる集合という意味で、有限集合も含む広い意味で用いられることがあり、可算集合と同義として扱われることもあります。
数え上げ可能な集合
1つずつ列挙できる性質を持つ集合の総称。可算性を表す別表現として用いられます。
可算的集合
可算である性質をもつ集合を指す文語的・形容詞的表現。
自然数集合と同型な集合
自然数集合と1対1対応が成立する集合。つまり、自然数と同じ順序で数えられる集合を意味します。

可算集合の対義語・反対語

非可算集合
集合の要素の個数が自然数と一対一対応できない集合。つまり、要素数が「可算」ではない状態。例:実数全体の集合は非可算集合です。
不可算集合
非可算集合とほぼ同義の表現。可算でない集合を指す一般的な言い方。
非可算性
集合が可算でない性質のこと。可算性の否定。
不可算性
非可算性と同じ意味で用いられる表現。
無限集合
要素数が有限でない集合。無限であること自体は可算か非可算かを決めませんが、可算無限集合も存在します。非可算集合はこの無限集合の中にも含まれます。
有限集合
要素数が有限な集合。可算集合の一部であり、厳密には可算の対義語ではありませんが、対比として挙げられることがあります。

可算集合の共起語

集合
要素の集まりを指す、集合論の基本概念です。
有限集合
要素の個数が有限の集合。例: {1, 2, 3}。
無限集合
要素の個数が有限ではない集合。
可算集合
自然数と1対1対応できる集合。有限集合と可算無限集合を含みます。
可算無限集合
無限でありながら自然数と1対1対応できる集合。例: 全整数集合 Z、全有理数集合 Q。
非可算集合
自然数と1対1対応できない集合。代表例は実数集合 R。
基数
集合の要素の個数を表す数。cardinality(濃度とも呼ばれる)という概念。
濃度
基数と同じ意味で、集合の大きさを表す別の呼称。
自然数集合
自然数全体の集合 N = {0,1,2,...}。可算集合の基本例。
整数集合
整数全体の集合 Z = {...,-2,-1,0,1,2,...}。可算集合。
有理数集合
有理数全体の集合 Q = {m/n | m∈Z, n∈N, n>0}。可算集合。
実数集合
実数全体の集合 R。非可算であることが重要な特徴。
無理数
有理数でない実数の集合。実数の一部。
全単射
二つの集合が同じ大きさであることを示す写像。1対1対応を作る関係。
カントールの定理
実数集合は可算集合ではないことを示す定理。
パワー集合
ある集合の全ての部分集合の集合。元の集合より濃度が大きくなることが多い。

可算集合の関連用語

可算集合
有限集合または可算無限集合の総称。自然数集合 N との全単射を作れる、あるいは有限である集合のこと。
有限集合
要素数が有限の集合。要素の個数を自然数で数えられる集合のこと。例えば {0,1,2} のような集合。
可算無限集合
無限でありながら自然数集合 N との1対1対応を作れる集合。例: 自然数集合 N 自身。
自然数集合 N
0,1,2,… からなる集合。最も基本的な「可算集合」の例。基数は aleph_0。
整数集合 Z
正の整数・0・負の整数を全て含む集合。可算である。
有理数集合 Q
整数 a, b (b ≠ 0) の比 a/b で表せる数の集合。Q は可算である。
実数集合 R
正負の実数すべての集合。実数は連続的な量を表す数の集合。
空集合 ∅
要素を一つも含まない集合。サイズは 0。
非可算集合
可算ではない集合。例: 実数集合 R、べき集合 P(N) など。
基数
集合の“大きさ”を表す概念。自然数の個数を特別に表すことが多い。濃度と呼ぶこともある。
アレフ零 (aleph-null, ℵ0)
最も小さな無限基数。可算集合の濃度を表す記号。
一対一対応 / 全単射
集合 A から B への写像が、1:1 で全ての要素に対応する場合の関係。A と B の要素数が同じことを示す。
全射
B の任意の要素が、A のある元の像として現れる写像の性質。
単射
A の異なる元が必ず異なる像を持つ写像の性質。
全単射
単射かつ全射。A と B の要素数が等しいことを意味する1対1対応。
部分集合
ある集合の要素の一部だけを集めて作った集合。
列挙可能 / 可列集合
自然数と対応づけて順番に列挙できる集合のこと。有限集合も含む。
可算和
可算個の可算集合の和は可算であることが多い。証明には選択公理が関与する場合がある。
Cantorの対角線論法
無限集合の濃度を比較する典型的な手法。実数集合が可算でないことを示す。
べき集合 / P(N)
N の部分集合全体の集合。記号は P(N) または 2^N。濃度は 2^{aleph_0}。
実数と N の濃度の関係
実数の濃度は N の冪集合の濃度と等しく、2^{aleph_0}。
有理数の可算性の理由
有理数は整数の比として表せるため、自然数と対応づけて列挙でき、可算である。
実数集合が非可算である理由の直感
実数を一列に並べても、対角線論法で新しい実数を作れてしまうため、全列挙は不可能。

可算集合のおすすめ参考サイト


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