区間記法とは?
区間記法(区間表記)とは、2つの値の間にあるすべての実数の集合を、コンパクトに書き表す方法です。角かっこ [ ] は端点を「含む」(閉区間)ことを表し、丸かっこ ( ) は端点を「含まない」(開区間)ことを表します。無限大(∞)やマイナス無限大(−∞)は実数ではなく、決して到達できない値なので、必ず丸かっこを使います。
この計算ツールの使い方
まず下限の値を入力し、その端点が開区間(>、含まない)か閉区間(≥、含む)かを選びます。上限についても同じように設定します。片側に限りがない(非有界の)場合は、その入力欄を空欄のままにしてください。空欄にすると、計算ツールが自動的に −∞ または +∞ として扱います。入力すると、区間記法・対応する不等式・集合の内包的記法(集合ビルダー記法)が即座に表示されます。
変換のルール
端点の種類によって、使われる記号が決まります。下限が閉なら [ と ≥、下限が開なら ( と >、上限が閉なら ] と ≤、上限が開なら ) と < を使います。下限と上限が開区間のときは次のように表します。
両端が閉区間のときは次のとおりです。
$$\begin{gathered} \big[\ \text{a}\,,\ \text{b}\ \big] \;\Longleftrightarrow\; \text{a} \le x \le \text{b} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} [\ \text{or}\ ( &\;\text{from}\; \text{Lower type}\ (\text{closed}\Rightarrow\le,\ \text{open}\Rightarrow<) \\ ]\ \text{or}\ ) &\;\text{from}\; \text{Upper type}\ (\text{closed}\Rightarrow\le,\ \text{open}\Rightarrow<) \end{aligned} \right. \end{gathered}$$たとえば、不等式 \(2 \le x < 7\) は区間 \([2, 7)\) に、\(x > 5\) は \((5, \infty)\) になります。
計算例
たとえば「2 を含み、7 は含まずに 7 未満まで」のすべての数を表したいとします。下限の 2 は閉区間、上限の 7 は開区間です。結果は、区間 \([2, 7)\)、不等式 \(2 \le x < 7\)、集合 \(\{ x \mid 2 \le x < 7 \}\) となります。
よくある質問(FAQ)
なぜ無限大はいつも丸かっこなのですか? 無限大は実際の数ではなく「概念」であり、決して「含む」ことができないため、つねに開区間を表す丸かっこを使います。
下限が上限より大きい場合はどうなりますか? その区間は空集合になります。両方の条件を同時に満たす実数は存在しないからです。
{3} のような1点だけの集合は何を意味しますか? 上限と下限が同じ値で、どちらも閉区間のとき(\(3 \le x \le 3\))、解は \(x = 3\) のみとなり、1点だけの集合 \(\{3\}\) と書き表します。