トマエ関数

区間(0,1)においてトマエ関数をプロットしたもの

トマエ関数とは、カール・ヨハネス・トメ(英語版) にちなんで名づけられた関数であり、ポップコーン関数雨滴関数などの多くの別名を持ち、次のように定義される。

f ( x ) = { 1 / q ( x = p / q ,   x Q { 0 } ,   p Z ,   q N ,   gcd ( p , q ) = 1 ) , 1 ( x = 0 ) , 0 ( x R Q ) . {\displaystyle f(x)={\begin{cases}1/q&(x=p/q,\ x\in \mathbb {Q} \setminus \{0\},\ p\in \mathbb {Z} ,\ q\in \mathbb {N} ,\ \gcd(p,q)=1),\\1&(x=0),\\0&(x\in \mathbb {R} \setminus \mathbb {Q} ).\end{cases}}}

この関数は各有理数において不連続である一方で、各無理数において連続である。このように不連続点が稠密で無限個あるにもかかわらず、(定義式の似ているディリクレの関数とは異なり)この関数は区間 [0, 1] 上でリーマン積分可能であることが示せる( 0 1 f ( x ) d x = 0 {\displaystyle \textstyle \int _{0}^{1}f(x)\,dx=0} )。

参考文献

  • Abbot, S. (2015). Understanding Analysis (Second ed.). Springer. ISBN 978-1-4939-2711-1 

関連項目