数学の「または」はなぜ両方含むのに引き算するのか?集合と重複の考え方を解説

数学

数学における「または」は日常会話の感覚と少し違い、直感的に混乱しやすい概念の一つです。特に「両方含むなら足すだけでいいのでは?」という疑問はよく出てきます。本記事では、集合の考え方をもとに、この仕組みをわかりやすく整理します。

数学の「または」は両方を含むのか

数学で使われる「AまたはB」は、集合の和集合(A∪B)を意味します。

この定義では「Aだけ」「Bだけ」「両方」のすべてが含まれます。

したがって、両方に当てはまる要素も確かに含まれています。

なぜ単純に足すと間違うのか

例えば「英語が得意な人」と「数学が得意な人」をそれぞれ数えるとします。

このとき両方得意な人は2回カウントされてしまいます。

そのため単純に足すと、人数を過大評価してしまうのです。

重複を引く理由(包除原理)

この問題を解決するのが「包除原理」です。

まずそれぞれの人数を足し、その後に重複部分(両方得意な人)を1回引きます。

これにより正しい人数(ユニオンの要素数)が得られます。

具体例で見る計算の流れ

例えば英語が得意な人が10人、数学が得意な人が8人、そのうち両方得意な人が3人だとします。

単純に足すと18人ですが、実際には3人が重複しています。

したがって18−3=15人が「英語または数学が得意な人」となります。

日常感覚とのズレの正体

日常的な「または」は「どちらか一方」を強く意識するため混乱が起きます。

しかし数学では論理的に集合を扱うため、重複も含めて定義されます。

この違いを理解すると、式の意味が明確になります。

まとめ

数学の「または」は両方を含む集合を表しますが、計算では重複をそのまま足すと誤差が生じます。

そのため包除原理により重複部分を引くことで正しい結果になります。

直感と数学的定義の違いを理解することがポイントです。

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