集合・論理記号

集合論と論理で使う記号——∀・∃ といった量化記号、∧・∨・¬ の論理結合子、∈・⊂・∪ などの集合記号、そして証明で使う ⊢・⊨ や ∴・∵——は、いずれも数式モードのなかで \forall\in\cup のような命令として入力します。勘どころは三つ。多くは LaTeX 標準で使えること、\land\lor\wedge\vee の別名だということ、そして \nexists\complement\therefore など一部は amssymb パッケージが要ること。このページは入力の考え方を整理したうえで、量化・論理/集合/証明(ターンスタイル)/推論記号に分けて引きやすい一覧表にまとめ、\varnothing\emptyset のような紛らわしい選択にも触れます。

記号の入れ方とパッケージ

これらの記号は 数式モードのなか で使います。本文(テキストモード)にそのまま \forall と書いてもエラーになるので、$\forall x$ のように数式モードに入れてから書きます。命令名は意味の英語綴りに対応し、\forall(すべての)、\exists(存在する)、\in(元)、\subset(部分集合)、\cup(和集合)のようになります。

latex
\[
  \forall \varepsilon > 0 \;\exists \delta > 0 \;
  \bigl( |x - a| < \delta \implies |f(x) - f(a)| < \varepsilon \bigr)
\]
\[
  A \cup B = \{\, x : x \in A \lor x \in B \,\}, \qquad
  A \subseteq B \iff (\forall x)\,(x \in A \Rightarrow x \in B)
\]

ここで \forall\exists\in\cup\subseteq\RightarrowLaTeX 標準 で、追加パッケージは要りません。一方 \implies\iffamsmath、後出の \nexists\varnothing\complement\therefore\becauseamssymb が必要です。実用上は、プリアンブルに amsmathamssymb をまとめて読み込んでおけば、このページの記号はすべて使えます。

document.tex
\usepackage{amsmath}  % \implies, \iff(間隔つきの長い矢印)
\usepackage{amssymb}  % \nexists, \varnothing, \complement, \therefore, \because

本ページの表では、amssymb が必要なものに「(ams)」と明記します。注記のない命令は LaTeX 標準だと考えてください。なお記号には 種別 があり、\in\subset は関係子(前後がやや広い)、\cup\cap\land\lor は 2 項演算子(左右対称の間隔)、\forall\neg\top などは通常記号として組まれます。この違いが自動で付く間隔に効いてきます。

量化記号と論理結合子

まず述語論理の骨格をなす記号です。全称 ∀(\forall)と存在 ∃(\exists)、その否定として「存在しない」∄(\nexists、ams)。論理結合子は、否定 ¬、連言 ∧、選言 ∨、含意 ⇒、同値 ⇔ の五つが基本です。含意と同値には二系統の出し方があり、\Rightarrow\Leftrightarrow は短い二重線矢印、\implies\iff(ams­math)はその前後に広めの間隔を入れた長い矢印で、地の文に近い推論の流れを書くときに読みやすくなります。

命令字形読み・用法
\forall全称量化子(すべての)
\exists存在量化子(存在する)
\nexists存在しない(amssymb が必要)
\neg¬否定。\lnot と同義
\lnot¬否定。\neg と同義
\land連言(かつ)。\wedge の別名
\wedge連言(かつ)。\land と同字形
\lor選言(または)。\vee の別名
\vee選言(または)。\lor と同字形
\Rightarrow含意(ならば)。短い二重線矢印
\implies含意。間隔つきの長い矢印(amsmath)
\Leftrightarrow同値(必要十分)。短い二重線矢印
\iff同値。間隔つきの長い矢印(amsmath)

注意点をいくつか。**\neg\lnot は完全に同じ** で、\land\lor\wedge\vee の別名にすぎません(amssymb は不要)。\land\lor の名前は読み手に意図が伝わりやすく論理式向き、\wedge\vee は外積や束(lattice)の演算など意味が「論理」でない文脈で好まれます——出力は同一なので好みと文脈で選びます。\implies\iff は実体としては \Longrightarrow\Longleftrightarrow の前後に太いスペース(\; 相当)を入れたもので、\iff は LaTeX 標準のものを amsmath が再定義して間隔を改善しています。短い \Rightarrow と長い \implies は文書内で使い分けを一貫させましょう。

集合記号

集合まわりの記号です。空集合は二つの字形があり、標準の \emptyset(∅)と、amssymb が提供する \varnothing(∅)です。後者は斜めの線が貫く整った字形で、\emptyset の縦長な見た目を嫌って **\varnothing を好む人が多い** ので、見出しでもこちらを推奨形として挙げます。所属は ∈(\in)と、その否定 ∉(\notin)、左右を反転した ∋(\ni、「〜を要素にもつ」)。包含は真部分集合 ⊂ と等号つき ⊆、その逆向きの ⊃・⊇。集合演算は和 ∪、積 ∩、差 ∖(\setminus)、補集合 ∁(\complement、ams)です。

命令字形読み・用法
\emptyset空集合(標準)
\varnothing空集合。整った字形で好まれる(amssymb が必要)
\in元(〜に属する)
\notin〜に属さない
\ni〜を要素にもつ(∈ の反転)
\subset部分集合
\subseteq部分集合または等しい
\supset上位集合(⊂ の逆)
\supseteq上位集合または等しい
\cup和集合(合併)
\cap積集合(共通部分)
\setminus差集合(A ∖ B)
\complement補集合。上付きで Aᶜ のように(amssymb が必要)

使い分けの指針。空集合は **\varnothing(amssymb)を既定にし、文書内で統一** するのがおすすめです。\subset を「真部分集合」と「等号を含む部分集合」のどちらの意味で使うかは分野で割れるため、曖昧さを避けたいときは ⊆(\subseteq)や、真部分集合専用の ⊊(\subsetneq、amssymb)を明示します。差集合は \setminus(∖)で、割り算の / とは別物です。補集合は \complement を上付きにして A^\complement と書くか、\overline{A}(バー)や A^c で表すこともあります。

証明・ターンスタイル記号

論理学・証明論で「導出可能」「充足する」を表す記号です。⊢(\vdash)は構文的な証明可能性(「Γ ⊢ φ:Γ から φ が証明できる」)を表すターンスタイル、⊨(\models)は意味論的な帰結(「Γ ⊨ φ:Γ は φ を含意する/充足する」)を表す二重ターンスタイル。⊣(\dashv)は ⊢ を左右反転した記号で、随伴函手の表記などにも使われます。⊤(\top)は恒真・最大元、⊥(\bot)は恒偽・最小元(束や順序集合の頂・底)を表し、\bot は垂直・直交の記号としても流用されます。

命令字形読み・用法
\vdash証明可能(ターンスタイル)
\dashv⊢ の左右反転(随伴など)
\models帰結・充足(二重ターンスタイル)
\top恒真・最大元(順序の頂)
\bot恒偽・最小元。垂直・直交にも

これらは すべて LaTeX 標準 で、追加パッケージは要りません。\vdash\models は関係子なので前後に適度な空きが入り、Γ \vdash φ のように両辺を取る形で自然に組まれます。なお ⊤・⊥ は通常記号として扱われるため、二項関係のように使うと間隔が詰まって見えることがあります。

推論を示すマーク(∴・∵)

最後に、論証の流れを示す二つの記号です。∴(\therefore、「ゆえに」)は結論を、∵(\because、「なぜならば」)は理由を導きます。どちらも **amssymb が必要** で、プリアンブルに \usepackage{amssymb} がないと未定義エラーになります。

命令字形読み・用法
\thereforeゆえに(結論を導く)。amssymb が必要
\becauseなぜならば(理由を導く)。amssymb が必要
latex
% プリアンブル: \usepackage{amssymb}
\[
  x^2 = 4 \quad \therefore\ x = \pm 2,
  \qquad x = \pm 2 \quad \because\ x^2 = 4
\]

これらは通常記号として組まれるため、前後の空きは自動では十分に入りません。上の例のように \therefore\ と **明示的な空白(\ \quad)** を補うと読みやすくなります。なお手書きの板書では多用されますが、清書された数学の文章では「ゆえに」「すなわち」といった語で書くほうが好まれることも多く、∴・∵ は使いどころを選ぶ記号です。