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曖昧さ回避 この項目では、数あるいは数字について記述しています。その他の用法については「0 (曖昧さ回避)」をご覧ください。
-1 ← 0 → 1
二進法 0
八進法 0
十二進法 0
十六進法 0
二十進法 0
漢数字 〇
大字 〇
算木 ファイル:Counting_rod_0.png
 表・話・編・歴 

文字 0 によって表されるものは、何もないことに対応する基数（自然数[1]）であり、1 の直前なる序数（順序数）であって、最小の非負整数である。零（れい）、ゼロ（英語: zero）、ナル（ドイツ語: null; ヌル）、ノート（英語: naught）などと読まれる（文字形状から、稀にまるあるいはオーなどのように呼ばれることもある）。数としての 0 は、整数全体、実数全体（あるいはもっと一般の数からなる代数系で）加法的単位元としての役割を演じる。文字としての 0 の使用は位取りによる記数法におけるプレースホルダとして有用である。

目次

[編集] 数としての 0

0 は1の直前の整数である。多くの数体系で 0 は負の概念よりも前に同定され、負の概念は 0 よりも小さいものとして理解される。0 は偶数である[2]。0 は正の数でも負の数でもない。0 を自然数とする定義もあり、その場合自然数と正の整数は同義ではない。

0 は数量が空っぽであることを意味する数である。兄弟が0人いるというのは兄弟がひとりも居ないことを意味し、重さが0であるというのは重さが無いことを表す。あるいは二つの砂山の砂粒の数の差が 0 であるということは、砂粒の数が同じであることを意味する。

数を数えはじめるまえは、ものが 0 個であると仮定することができる。つまり、最初のものを数え始めるまでは 0 で、最初のものを持ってきてはじめて 1 個あると勘定することになる。ほとんどの歴史学者はグレゴリオ暦やユリウス暦から紀元0年を除いて考えるが、天文学者は暦に紀元0年を含めて考える。しかし（紀元）0年という文言は、時間における新しい起点となりうる、非常に意義深い出来事を記述することにも用いられる。

[編集] 数字としての 0

オールド・スタイル

現代的な数字の 0 は、まる、楕円、角の丸い長方形のような形に書かれるのが普通である。最も現代的な書体では 0 は他の数字と高さが同じになるものが普通だが、オールド・スタイルの書体では 0 の高さが他より低いもの（コーパス・サイズ）であることも多い。

7セグメント表示器上の小さい 0 の表示 7セグメント表示器上の通常の 0 の表示

電卓やデジタル時計、家電などで見られる7セグメントディスプレイ上では、0 は普通6個の線分で描かれるが、古いモデルでは4個の線分で 0 を表すものも存在する。

位取り記数法で用いられる数字の 0 は、数あるいは数値としての 0 とは別物である。位取り記数法における数字の並びは上位の桁の数字がより高い重みを持つので、位取り記数法における数字の 0 は空位を表すのに用いられ、それによって下位および上位の桁の数字に適切な重みを与えることができる。また、数字の 0 が使用されるのは位取り記数法のみに限らず、たとえば 02 番などのような数値も用いられる。

稀に、頭に 0 を付けた数値を付いていない数値と別のものとして扱うことがある。例えばルーレットで '00' は '0' とは別（'0' に賭けたなら玉が '00' に止まっても勝ちにならないし、逆もそう）である。競技者に番号が振られるスポーツなども同様で、例えばストックカーで '07' 番の車は '7' 番の車とは別だと看做される。これは一桁の番号全般に言えることである。

[編集] 数字の 0 と文字の O との区別

数字 0 と文字 O との字形の比較

伝統的に、多くの印刷書体では大文字の O を細い楕円形の 0 よりもさらに丸いものにしている[3]。タイプライターではもともと O と 0 の字形を区別してはいなかったし、0 に対してキーを割り当てていないモデルすら存在した。これらの字形に区別がはっきりと生じるのは現代的な文字表示装置においてである[3]。

中央に点のある 0 が用いられたのは IBM 3270 表示装置の付属文字が最初であろう。この字体は Microsoft Windows でも Andalé Mono 書体に受け継がれている。点の代わりに短い縦棒を用いたものもあり、これは解像度の悪い表示画面ではギリシャ文字の Θ と紛らわしいかもしれないが、Θ が表示可能な文字でなかったりともかくあまり使われないなどの理由で現実的にはそれほど問題となってはいない。

他に、斜線付きゼロ（O を / で串刺しにしたような字形）が初めて用いられたのは、パンチカードやテープに転写する前の手書きコーディングシートにおいてであり、ASR-33 テレタイプの既定タイプホイールの流れを汲む旧式の ASCII 図形文字集合においても用いられる。この字形は空集合を表す記号 \scriptstyle\emptyset あるいは "∅"（Unicodeで U+2205 の文字）や、いくつかのスカンジナビア語群で用いられる Ø とも似ている。

逆に、文字 O に斜線をつけて数字の 0 につけない慣習を支持するのが、著名なIBMユーザーグループの SHARE であり[3]、FORTRAN のプログラムの書式としてこの慣習が IBM によって推奨されている[4]。また、他のいくつかの初期のメインフレームメーカーもこれを支持している。この慣習はスカンジナビア人にとっては二つの文字の衝突を意味するため十分問題含みである。これらの他は、IBM の Algol プログラムの書式をも含め[4]、これとは逆の慣習を支持している[3]。 バロース/ユニシスの画面表示装置には逆斜線つき 0 を備えたものもある。別の慣習として、初期のラインプリンタでは飾りのない 0 を残したものの、大文字の O にはしっぽやひげをくわえて、逆向きの Q や筆記体の大文字 O (\scriptstyle\mathcal{O}) のように見える字形としたものがあった[3]。

計算機での使用を目的として設計されたフォントでは、文字 O と数字 0 の一方をより丸く他方をより（長方形に近く）角ばらせているものがある。テキサス・インスツルメンツの TI-99/4A 計算機では大文字の O が四角くて数字の 0 が丸いという特徴であったが、これ以外の計算機では逆の選択がなされている。

切込み入りの 0 を使ったドイツのナンバープレート

ヨーロッパの大部分では、車輌のナンバープレートの書体でこの方法を部分的に用いて（0 を四角くしたり、0 よりも O のほうを幅広にしたりして）これらの記号を区別しているが、国によってはさらに 0 の右上隅に切込みをいれてより明確な区別をつけているものもある（たとえば、ドイツの車輌ナンバープレートで用いられている変造防止文字 (fälschungserschwerende Schrift) など）。

時には、混乱を完全に避けるために専ら数字の 0 を用いたり逆にまったく用いなかったりすることもある。例えば、サウスウェスト航空で用いられている予約番号では数字の 0 と 1 の代わりに専ら大文字の O と I が使用されている[5]し、反対にカナダの郵便番号では（常に数字と文字が交互に並ぶのだけれども）1 と 0 が用いられるのみで、大文字の I と O は使用されていない。

[編集] 歴史

[編集] 0 の起源

「無」を表す「0」を数の対象として考える概念の発生は、数学上の飛躍的な進歩の過程の一つと考えられている。

バビロニアとマヤ文明では、位取り記数法で空位を示す記号としての 0 が使われていた。バビロニアを含むメソポタミア文明は六十進法、マヤは二十進法を用いており、それぞれで位が 0 であることを示す独自の記号が発明された。しかし 0 そのものを数として扱ってはいなかった。

一方、古代エジプト文明では 0 の存在を知っていたが発達せず、それを表す記号もなかった。0 を四則演算などで扱うと矛盾が生ずるので、無理数同様、受け入れられなかった。

130年、プトレマイオスがギリシア文字を用いた六十進法の表記において、0 を導入した。記録に残っている最も古い、数としての 0 である。ただしプトレマイオスが 0 を用いたのは分数部分（分、秒など）だけであり、整数部分（度）には使わなかった。

その後、インドで数としての 0 の概念が確立された。ブラーマグプタは、628年に著した『ブラーマ・スプタ・シッダーンタ』において、0 と他の整数との加減乗除を論じ、0 / 0 を 0 と定義した以外はすべて現代と同じ定義をしている。そしてこれが世界に広まっていった。

中国では算木が紀元前から使われており、位取り記数法が確立していたが、空位は空白で表していた。算木を実際に使うときは誤解がないが、それを書写するときは紛らわしい。後に空位を「〇」と書くようになった。これはインドの「0」が輸入されたとも、元々、漢文で空白を表す「囗」が「〇」に変化したともいう。漢数字#〇、零を参照すること

[編集] 零と空

0 の理念は、仏教では空、サンスクリット語ではシューニャ (शून्य, sunya) として表現された。「空」の仏教的意味は「膨れ上がった」「うつろな」の意味であるが、膨れ上がった物は中が空であるとの考え方から来ている。0 とは数式上は実在するが、真に実在するものではなく、その真相は空虚であると説いている。0 は、正数や負数などに属しないものである。

[編集] 数学的における 0 の使用

[編集] 初等代数学

数の 0 は最小の非負整数である。0 の後続の自然数は 1 であり、0 より前に自然数は存在しない。数 0 を自然数に含めることも含めないこともあるが、0 は整数であり、有理数であり、実数（あるいは代数的数、複素数）である。

数 0 は正でも負でもなく、素数でも合成数でも単数でもない。しかし、0は偶数である。

以下は数 0 を扱う上での初等的な決まりごとである。これらの決まりは x を任意の実数あるいは複素数として適用して構わないが、それ以外の場合については何も言及していないということについては理解されなければならない。

  • 加法: x + 0 = 0 + x = x. つまり 0 は加法に関する中立元である。
  • 減法: x − 0 = x and 0 − x = −x.
  • 乗法: x · 0 = 0 · x = 0.
  • 除法: x が 0　でなければ 0⁄x = 0 である。しかし x⁄0 は、0 が乗法に関する逆元を持たないために、（従前の規則の帰結としては）定義されない（ゼロ除算を参照）。実数の範囲で考えるならば、正の数 x に対し、商 x⁄y の y を 0 に正の側から近づけるならば、商の値は正の無限大に向かって無限に増加する。一方 y を負の側から 0 に近づければ、商の値は負の値に近づく。言い換えれば、
    x > 0 \implies \lim_{y \to 0^+} {x \over y} = +\infty
    かつ
    x > 0 \implies \lim_{y \to 0^-} {x \over y} = -\infty
    が成立する。
  • 冪乗: x = 0 の場合にきちんと定義できないまま残される文脈があること（0の0乗を参照）を除けば、x0 = x/x = 1 である。任意の正の実数 x に対して 0x = 0 である。
  • 0⁄0 なる式が、f(x)⁄g(x) の形の式の極限を決定しようとするなかで、それぞれ独立に分子分母の極限を取った結果として現れるかもしれない。これは不定形と呼ばれる。これは単に必ずしも極限が求まらないということを意味するものではなく、むしろ f(x)⁄g(x) の極限は、それが存在するならば、ロピタルの定理のような別の方法によって求めるべきであるということを意味する。
  • 0 個の対象の和は 0 であり、 0 個の対象の積は 1 である。階乗 0! は 1 と評価される。

[編集] 数学におけるその他の用法

  • 集合論では 0 は空集合の濃度である。ある人が林檎を一つも持っていないならば、そのひとは 0 個の林檎を持っている。実際のところ、集合論から展開されるある種の数学では 0 は空集合のこととして定義される。こう定義したとき、0 としての空集合は元を持たない集合としての空集合に対するVon Neumann cardinal assignmentであり、空集合に対する濃度は 0 個の元を持つという意味が

割り当てられた値としての空集合を返す。

  • 同じく集合論で、0 は最小の順序数であり、空集合を整列集合とみなしたものに対応する。
  • 命題論理では 0 を真理値が偽であることを表すのに用いる。
  • 抽象代数学では 0 は一般に（考えている構造において定義されているならば）加法に関する中立元としての、あるいは乗法に関する吸収元としての、零元を表すのに用いられる。
  • 束論では 0 は有界束の最大元を表すのに用いられる。
  • 圏論では 0 は圏の始対象を表すのに用いられる。

[編集] 自然科学における 0 の使用

[編集] 物理学における使用

The value zero plays a special role for many physical quantities. For some quantities, the zero level is naturally distinguished from all other levels, whereas for others it is more or less arbitrarily chosen. For example, on the Kelvin temperature scale, zero is the coldest possible temperature (negative temperatures exist but are not actually colder), whereas on the Celsius scale, zero is arbitrarily defined to be at the freezing point of water. Measuring sound intensity in decibels or phons, the zero level is arbitrarily set at a reference value—for example, at a value for the threshold of hearing. In physics, the zero-point energy is the lowest possible energy that a quantum mechanical physical system may possess and is the energy of the ground state of the system.

[編集] 化学における使用

Zero has been proposed as the atomic number of the theoretical element tetraneutron. It has been shown that a cluster of four neutrons may be stable enough to be considered an atom in its own right. This would create an element with no protons and no charge on its nucleus.

As early as 1926, Professor Andreas von Antropoff coined the term neutronium for a conjectured form of matter made up of neutrons with no protons, which he placed as the chemical element of atomic number zero at the head of his new version of the periodic table. It was subsequently placed as a noble gas in the middle of several spiral representations of the periodic system for classifying the chemical elements. It is at the centre of the Chemical Galaxy (2005).

[編集] 医学における使用

  • Patient zero is the initial patient in the population sample of an epidemiological investigation.

[編集] 計算機科学における 0 の使用

[編集] 添数は 1 からか 0 からか

The most common practice throughout human history has been to start counting at one. Nevertheless, in computer science zero is often used as the starting point. For example, in almost all old programming languages, an array starts from 1 by default. As programming languages have developed, it has become more common that an array starts from zero by default, the "first" index in the array being 0. In particular, the popularity of the C programming language in the 1980s has made this approach common.

One advantage of this convention is in the use of modular arithmetic. Every integer is congruent modulo N to one of the numbers 0, 1, 2, ..., N − 1, where N ≥ 1. Because of this, many arithmetic concepts (such as hash tables) are more elegantly expressed in code when the array starts at zero.

A second advantage of zero-based array indexes is that this can improve efficiency under certain circumstances. To illustrate, suppose a is the memory address of the first element of an array, and i is the index of the desired element. In this fairly typical scenario, it is quite common to want the address of the desired element. If the index numbers count from 1, the desired address is computed by this expression:

a + s \times (i-1) \,\!

where s is the size of each element. In contrast, if the index numbers count from 0, the expression becomes this:

a + s \times i \,\!

This simpler expression can be more efficient to compute in certain situations.

Note, however, that a language wishing to index arrays from 1 could simply adopt the convention that every "array address" is represented by a′ = a – s; that is, rather than using the address of the first array element, such a language would use the address of an imaginary element located immediately before the first actual element. The indexing expression for a 1-based index would be the following:

a' + s \times i \,\!

Hence, the efficiency benefit of zero-based indexing is not inherent, but is an artifact of the decision to represent an array by the address of its first element.

A third advantage is that ranges are more elegantly expressed as the half-open interval, [0,n), as opposed to the closed interval, [1,n], because empty ranges often occur as input to algorithms (which would be tricky to express with the closed interval without resorting to obtuse conventions like [1,0]). On the other hand, closed intervals occur in mathematics because it is often necessary to calculate the terminating condition (which would be impossible in some cases because the half-open interval isn't always a closed set) which would have a subtraction by 1 everywhere.

This situation can lead to some confusion in terminology. In a zero-based indexing scheme, the first element is "element number zero"; likewise, the twelfth element is "element number eleven". Therefore, an analogy from the ordinal numbers to the quantity of objects numbered appears; the highest index of n objects will be n – 1 and referred to the nth element. For this reason, the first element is often referred to as the zeroth element to eliminate any possible doubt (though, strictly speaking, this is unnecessary and arguably incorrect,Template:Clarify me since the meanings of the ordinal numbers are not ambiguous).

[編集] Null 値

In databases a field can have a null value. This is equivalent to the field not having a value. For numeric fields it is not the value zero. For text fields this is not blank nor the empty string. The presence of null values leads to three-valued logic. No longer is a condition either true or false, but it can be undetermined. Any computation including a null value delivers a null result. Asking for all records with value 0 or value not equal 0 will not yield all records, since the records with value null are excluded.

[編集] Null ポインタ

A null pointer is a pointer in a computer program that does not point to any object or function. In C, the integer constant 0 is converted into the null pointer at compile time when it appears in a pointer context, and so 0 is a standard way to refer to the null pointer in code. However, the internal representation of the null pointer may be any bit pattern (possibly different values for different data types).

(Note that on most common architectures, the null pointer is represented internally the same way an integer of the same byte width having a value of zero is represented, so C compilers on such systems perform no actual conversion.)

[編集] 負の 0

詳細は「−0」を参照

In mathematics − 0 = 0 = + 0, both −0 and +0 represent the exact same number, i.e., there is no “negative zero” distinct from zero. In some signed number representations (but not the two's complement representation used to represent integers in most computers today) and most floating point number representations, zero has two distinct representations, one grouping it with the positive numbers and one with the negatives; this latter representation is known as negative zero.

[編集] その他 0 に関連すること

曖昧さ回避も参照

International maritime signal flag for 0

[編集] 零を始点とする概念

0 を始点とする概念や体系は、始点からの距離を測る場合に用いられる。主なものは以下の通り。

[編集] 関連項目

[編集] 注

  1. ^ 0 を自然数に含めるかどうかは数学者の間でも考え方は分かれており、初等数論では含めないことが多いが、集合論や数学基礎論では含めることが多い。また日本の高等学校までの教育においては、自然数に含まれないとされている。 本項では 0 は自然数に含まれるものとして取り扱うが、このことが大きく問題となる場面においては、逐一その取り扱いについて断るであろう。
  2. ^ 補題 B.2.2, The integer 0 is even and is not odd, in Penner, Robert C. (1999). Discrete Mathematics: Proof Techniques and Mathematical Structures. World Scientific, 34. ISBN 9810240880. 
  3. ^ い ろ は に ほ R. W. Bemer. "Towards standards for handwritten zero and oh: much ado about nothing (and a letter), or a partial dossier on distinguishing between handwritten zero and oh". Communications of the ACM, Volume 10, Issue 8 (August 1967), pp. 513–518.
  4. ^ い ろ Bo Einarsson and Yurij Shokin. Fortran 90 for the Fortran 77 Programmer. Appendix 7: "The historical development of Fortran"
  5. ^ confirmation numbers

[編集] 参考文献

この記述は GNU Free Documentation License のもとに公開されているコンピュータ用語辞典『 Free On-line Dictionary of Computing (FOLDOC) 』に基づいています。

  • Barrow, John D. (2001) The Book of Nothing, Vintage. ISBN 0-09-928845-1.
  • Diehl, Richard A. (2004) The Olmecs: America's First Civilization, Thames & Hudson, London.
  • Ifrah, Georges (2000) The Universal History of Numbers: From Prehistory to the Invention of the Computer, Wiley. ISBN 0-471-39340-1.
  • Kaplan, Robert (2000) The Nothing That Is: A Natural History of Zero, Oxford: Oxford University Press.
  • Seife, Charles (2000) Zero: The Biography of a Dangerous Idea, Penguin USA (Paper). ISBN 0-14-029647-6.
  • Bourbaki, Nicolas (1998). Elements of the History of Mathematics. Berlin, Heidelberg, and New York: Springer-Verlag. ISBN 3540647678.

[編集] 関連図書

[編集] 外部リンク

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最終更新 2009年10月23日 (金) 21:43 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
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