「すべて」と「ある」とは?命題の否定をわかりやすく【例題・問題つき】|合格大作戦 数学用語辞典

「すべて」と「ある」とは?命題の否定をわかりやすく【例題・問題つき】|合格大作戦 数学用語辞典

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大学受験

「すべて」と「ある」とは

「すべての xx について」は 1 つ残らず、「ある xx について」は少なくとも 1 つ、という意味です。否定すると入れかわり、「すべての xx で pp」の否定は「ある xx で pp でない」になります。

読み方:すべてとある/英語:for all / there exists

うかるくん

うかるくん

「すべての xx で x>0x>0」の否定って、「すべての xx で x≤0x\le0」ですよね?

合格先生

合格先生

惜しい! 正しくは「ある xx で x≤0x\le0」。「すべて」を否定するには、成り立たないものが1 つあればいいんだ。

この用語のポイント

  • 「すべて」= 1 つ残らず、「ある」= 少なくとも 1 つ
  • 否定:「すべて〜」→「ある〜でない」、「ある〜」→「すべて〜でない」
  • 「すべて」は反例 1 つで偽、「ある」は例 1 つで真

やさしく言うと

数学の命題には、「すべての〜について…」という形と、「ある〜について…」という形があります。「すべて」は1 つ残らず、「ある」は少なくとも 1 つという意味です。

  • 宿題の提出:「すべての生徒が宿題を出した」は、1 人でも出していない人がいれば成り立ちません。だからその否定は「出していない生徒がいる」です。「全員が出していない」ではありません。
  • くじ引き:「この箱には、当たりのくじがある」は、当たりが 1 本でも入っていれば正しい文です。2 本入っていても正しいままです。
  • 電車の時刻:「どの電車も 8 時前に着く」の否定は「8 時前に着かない電車がある」。1 本おくれる電車があれば、もう「どの電車も」とは言えません。
全員 ○ →「すべての生徒が宿題を出した」は真 ○○○○○○○○ 1 人でも × →「すべての生徒が出した」は偽 ○○○○○×○○ 「すべて〜した」の否定は 「〜していない人がいる」(全員 × ではない)
1 人でも × がいれば「すべて」はくずれる。否定は「× の人がいる」

まとめると、「すべて」の否定は「ある〜でない」、「ある」の否定は「すべて〜でない」です。この 2 つの言葉は、否定するとたがいに入れかわります。

「すべて」と「ある」の命題の例

○ 命題の例(真偽つき)

  • すべての実数 xx について x2≥0x^2\ge0(真)
  • すべての実数 xx について x2>0x^2>0(偽。x=0x=0 が反例)
  • ある実数 xx について x2=2x^2=2(真。x=2x=\sqrt2)
  • ある自然数 nn について n2=2n^2=2(偽。そんな自然数はない)
  • すべての自然数 nn について 2n2n は偶数(真)
  • ある素数は偶数である(真。22)

× よくあるまちがい

  • 「すべての xx で x>0x>0」の否定を「すべての xx で x<0x<0」とする
  • 「すべての xx で x>0x>0」の否定を「ある xx で x<0x<0」とする(x=0x=0 がもれる。正しくは x≤0x\le0)
  • 「ある xx で x2=1x^2=1」を「ただ 1 つの xx」と読む(x=±1x=\pm1 の 2 つでもよい)
  • 「すべての xx で成り立つ」を、x=1,2,3x=1,2,3 で確かめただけで真とする
  • 「ある xx で…」が偽なのを、例を 1 つ挙げて示そうとする

「すべて」の命題は、反例が 1 つあれば偽になります。「ある」の命題は、例が 1 つあれば真になります。この使い分けが、真偽を判断するときのいちばんの基本です。

図で見る

全体集合を UU、条件 pp を満たすものの集合を PP とすると、2 つの命題は集合の言葉で言いかえられます。

すべての x で p ある x で p P = U P UU U の全部が p を満たす → 示すには証明 p を満たすものが 1 つ以上 → 示すには例を 1 つ U:全体集合 P:p を満たすものの集合
「すべての x で p」は P=U、「ある x で p」は P が空集合でない

「すべての xx で pp」は、PP が全体 UU と同じになること。「ある xx で pp」は、PP の中に要素が1 つ以上あること(P≠∅P\ne\varnothing)です。こう見ると、「すべて」を示すには全部を調べる理由(証明)が、「ある」を示すには1 つの例が必要なことがよく分かります。

すべての x でp ある x でp でない 否定 ある x でp すべての x でp でない 否定 ①「すべて」と「ある」を入れかえる ② 後ろの条件 p を「p でない」にする
否定は「すべて」と「ある」を入れかえ、条件を「でない」にする
サクラちゃん

サクラちゃん

「すべて」の否定が「すべて〜でない」じゃないのは、なぜですか?

合格先生

合格先生

「全員が出した」がまちがいになるのは、出していない人が 1 人でもいるときだよね。「全員が出していない」はそのうちのいちばん極端な場合にすぎない。否定は「もとの文が成り立たない場合を全部ふくむ」文にしないといけないんだ。

記号 ∀・∃ と、順番の大切さ

大学の数学などでは、「すべての」を記号 ∀\forall、「ある」を記号 ∃\exists で書きます。∀\forall は All の A を上下さかさにした形、∃\exists は Exist(存在する)の E を左右反対にした形だと説明されます。高校の教科書では、ふつう言葉で書きます。「すべて」の形の命題を全称命題、「ある」の形の命題を存在命題とよぶこともあります。

2 つを組み合わせるときは、順番で意味が変わります。

命題意味真偽
すべての実数 xx に対して、ある実数 yy が x<yx<yどんな xx にも、それより大きい yy が見つかる(y=x+1y=x+1 など)真
ある実数 yy が、すべての実数 xx に対して x<yx<yどんな xx よりも大きい、1 つの yy がある(いちばん大きい数)偽

上は「xx ごとに yy を選んでよい」、下は「先に yy を 1 つ決めて、どの xx にも勝つ」という意味です。下の yy があったとしても、x=yx=y とおけば x<yx<y が成り立たないので、偽です。言葉の順番に注意して読みましょう。

ひらめいたうかるくん

うかるくん

「すべて」の否定は「ある〜でない」。後ろの条件もちゃんと否定しよう!

テスト・入試ではこう出る

「すべて」と「ある」は、命題の否定を作る問題や、命題の真偽を判断する問題でよく出ます。大学入試では、「すべての xx について不等式が成り立つ条件」や「ある xx について成り立つ条件」を、グラフや最大・最小を使って求める問題が定番です。

例題1(否定を作る)

次の命題の否定を作り、もとの命題の真偽を答えなさい。(1) すべての実数 xx について x2≥0x^2\ge0 (2) ある自然数 nn について n2=2n^2=2

  1. (1) 「すべて」を「ある」に、「x2≥0x^2\ge0」を「x2<0x^2<0」に変える。否定は「ある実数 xx について x2<0x^2<0」。もとの命題は真なので、否定は偽。
  2. (2) 「ある」を「すべて」に、「n2=2n^2=2」を「n2≠2n^2\ne2」に変える。否定は「すべての自然数 nn について n2≠2n^2\ne2」。n2=2n^2=2 となる自然数はないので、もとの命題は偽、否定は真。

命題とその否定は、必ず一方が真で、もう一方が偽になります。真偽が逆になっているかで、否定が正しく作れたか確かめられます。

xyO 12 a = 2:いつも正 すべての x で > 0 a = 0:下に出る x = 1 で −1(反例)
すべての x で x²−2x+a>0 ⇔ グラフが x 軸より上(a=2 なら成り立つ、a=0 なら成り立たない)

例題2(すべての x で成り立つ条件)

すべての実数 xx について x2−2x+a>0x^2-2x+a>0 が成り立つような、定数 aa の値の範囲を求めなさい。

  1. y=x2−2x+ay=x^2-2x+a のグラフは下に凸の放物線。「すべての xx で y>0y>0」は、グラフ全体が xx 軸より上にあることと同じ。
  2. それは、xx 軸と共有点をもたないこと。判別式 DD で D4=(−1)2−a<0\dfrac D4=(-1)^2-a<0。
  3. よって 1−a<01-a<0、a>1a>1。

答え a>1a>1。平方完成して y=(x−1)2+a−1y=(x-1)^2+a-1 とし、「最小値 a−1>0a-1>0」と考えても同じ答えになります。「ある xx で y≤0y\le0」が起こらない条件、と考えることもできます。

まちがえやすい点

腕でバツを作る合格先生

合格先生

「すべて」の否定は「すべて〜でない」ではない!「ある〜でない」だよ。

  • 「すべて」の否定を「すべて〜でない」にする:「すべての生徒が合格した」の否定は「すべての生徒が不合格」ではなく、「不合格の生徒がいる」です。
  • 「ある」の否定を「ある〜でない」にする:「ある xx で x>3x>3」の否定は「ある xx で x≤3x\le3」ではなく、「すべての xx で x≤3x\le3」です。
  • 不等号の否定をまちがえる:x>0x>0 の否定は x<0x<0 ではなく x≤0x\le0 です。≥\ge の否定は << です。等号がどちらに入るかを必ず確かめます。
  • 「ある」を「ただ 1 つ」と思う:数学の「ある」は「少なくとも 1 つ」です。当てはまるものが 2 つ以上あっても、「ある」の命題は真です。
  • 「または」「かつ」を否定し忘れる:条件に「または」があれば、否定で「かつ」に変わります(ド・モルガンの法則)。

ミニ問題

問題1 「すべての生徒が 60 点以上だった」の否定を答えましょう。

答えと解き方を見る

「60 点未満の生徒がいた」(ある生徒は 60 点未満だった)です。「すべての生徒が 60 点未満だった」は否定ではありません。1 人でも 60 点未満の人がいれば、「全員 60 点以上」はくずれます。

問題2 「ある実数 xx について x2+1=0x^2+1=0」は真か偽か答えましょう。

答えと解き方を見る

偽です。実数 xx では x2≥0x^2\ge0 なので、x2+1≥1x^2+1\ge1 となり、0 になることはありません。「ある」の命題が偽であることは、例ではなくすべての xx について成り立たないことを示して言います。(複素数まで広げると x=±ix=\pm i で成り立ちますが、この問題は実数の範囲です。)

問題3 実数 xx についての命題「すべての xx について、x<0x<0 または x>1x>1」の否定を答え、もとの命題の真偽も答えましょう。

答えと解き方を見る

否定は「ある xx について、0≤x≤10\le x\le1」です。

  1. 「すべて」を「ある」にする。
  2. 「x<0x<0 または x>1x>1」の否定は、ド・モルガンの法則で「x≥0x\ge0 かつ x≤1x\le1」、つまり 0≤x≤10\le x\le1。

x=12x=\dfrac12 のように 0≤x≤10\le x\le1 を満たす xx があるので、否定は真。よってもとの命題は偽です。

関連する公式・用語

あわせて覚えたい用語

よくある質問

「すべて」の否定は何ですか?

「すべてのxについてp」の否定は「あるxについてpでない」です。成り立たないものが1つでもあれば、「すべて」はくずれるからです。

「ある」の否定は何ですか?

「あるxについてp」の否定は「すべてのxについてpでない」です。

数学の「ある」は1つだけという意味ですか?

いいえ。「少なくとも1つ」という意味です。当てはまるものが2つ以上あっても、「ある」の命題は真です。

x>0 の否定は x<0 ですか?

いいえ、x≦0 です。x=0 のときも x>0 は成り立たないので、否定に入れます。

∀ と ∃ は何の記号ですか?

∀ は「すべての」、∃ は「ある(存在する)」を表す記号です。∀ は All の A を、∃ は Exist の E をもとにした形と説明されます。

「すべて」の命題が真であることはどう示しますか?

例をいくつ挙げてもだめで、証明が必要です。反対に、偽であることは反例を1つ挙げれば示せます。

出典・参考

  • 文部科学省「高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 数学編」数学Ⅰ(集合と命題)

最終更新:2026年10月13日/作成:大学受験合格大作戦