公理と定理ってなにが違うの?──数学の世界の「ルール」と「発見」

雑学
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数学を勉強していると、「公理(こうり)」とか「定理(ていり)」という言葉を耳にすることがありますよね。

どちらも何だか難しそうな響きですが、実はとてもシンプルな違いがあります。

今回はこのふたつの言葉の違いを、できるだけわかりやすく説明してみたいと思います。

■ 公理とは?──「最初に決めるルール」

公理というのは、「証明しないけれど正しいと最初からみなすルール」のことです。

たとえば、将棋やオセロをするとき、「この駒はこう動かす」とか「相手の駒をこうやって取る」といったルールを最初に決めますよね。それと同じで、数学にも「これはもう証明しなくてもOKとしましょう」と決める基本のルールがあるんです。

これが公理です。

たとえば、ユークリッド幾何学という分野では、

「2点があれば、その2点を通る直線はただ1本だけ引ける」

というのが公理として採用されています。これは「証明する」のではなく、「最初から正しいことにする」ものです。

■ 定理とは?──「ルールに基づいて導かれる結論」

一方で定理というのは、公理やすでに証明されたことをもとに、新たに証明された命題(主張)のことです。

つまり、「この前提に従えば、こういうことも言えるよね!」と論理的に導き出された発見が定理なんです。

たとえば有名な「ピタゴラスの定理(三平方の定理)」は、

「直角三角形において、斜辺の長さの2乗は、他の2辺の長さの2乗の和に等しい」

という内容ですが、これは公理から論理的に導かれ、証明されたから「定理」になっているんですね。

■ イメージで整理してみよう

もっとざっくりイメージでいうと、こんな感じです:

公理:ゲームのルール(最初にみんなで決める)

定理:そのルールをもとに考えた作戦や結論(ちゃんと理由がある)

■ まとめ

公理:証明なしで正しいとする前提
例「2点を通る直線は1本」など

定理:公理などから導き出される結論
例 ピタゴラスの定理など

数学の世界では、まず「公理」というルールがあり、それをもとに「定理」という新しい発見が積み上がっていきます。

ちょっと難しそうに聞こえるかもしれませんが、イメージがつかめるとぐっと身近に感じられるはず。

ぜひ数学の奥深さに触れてみてくださいね!

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