集合 A に対し、それ自身の(任意個の)直積として得られる集合 A × A , A 2 := A × A , … {\displaystyle A\times A,\,A^{2}:=A\times A,\,\ldots }
を得る演算を A のデカルト冪 (Cartesian exponentation) と呼ぶ。非負整数 n に対して n-乗デカルト冪 (nth Cartesian power) は A n := ∏ i = 1 n A = A × A × ⋯ × A ⏞ n = { ( a 1 , a 2 , … , a n ) ∣ a i ∈ A , ∀ i = 1 , … , n } {\displaystyle A^{n}:=\prod _{i=1}^{n}A=\overbrace {A\times A\times \cdots \times A} ^{n}=\{(a_{1},a_{2},\ldots ,a_{n})\mid a_{i}\in A,\,\forall i=1,\ldots ,n\}}
で与えられる。一般の添字集合 Λ に対して A Λ := ∏ λ ∈ Λ A = { ( a λ ) λ ∈ Λ ∣ a λ ∈ A } = Map ( Λ , A ) {\displaystyle A^{\Lambda }:=\prod _{\lambda \in \Lambda }A=\{(a_{\lambda })_{\lambda \in \Lambda }\mid a_{\lambda }\in A\}=\operatorname {Map} (\Lambda ,A)}
は Λ から A への写像全体の成す集合に他ならない[注釈 1]。
集合 ? を実数全体の作る実数直線とすれば、デカルト冪の例としてデカルト座標平面
(ドイツ語版) ?2 = ?×?, 三次元デカルト座標空間 ?3 = ? × ? × ?, 一般に n-次元実座標空間 ?n を挙げることができる。あるいは実数列の全体も自然数の全体 ?(最小の超限順序数 ω)で添字付けられた無限デカルト冪 ?ω = ? × ? × ? である。例として A = {y ∈ ? : 1 ? y ? 4}, B = {x ∈ ? : 2 ? x ? 5}, C = {x ∈ ? : 4?x?7}} のとき、A ×(B ∩ C) = (A × B)∩(A × C), A ×(B ∪ C) = (A × B)∪(A × C), A ×(B ∖ C) = (A × B)∖(A × C) などが読み取れる。上と同じ例で (A ∪ B)×(C ∪ D) ≠ (A × C)∪(B × D) もわかる。集合 A = {x ∈ ? : 2 ? x ? 5}, B = {x ∈ ? : 3 ? x ? 7}, C = {y ∈ ? : 1 ? y ? 3}, D = {y ∈ ? : 2 ? y ? 4} に対して (A ∩ B)×(C ∩ D) = (A × C)∩(B × D) が成り立つ。Aλ = ∅ であるような λ ∈ Λ が少なくとも一つ存在すれば、∏ 集合のデカルト積は交叉に関してよく振る舞う。すなわち ( A ∩ B ) × ( C ∩ D ) = ( A × C ) ∩ ( B × D ) {\displaystyle (A\cap B)\times (C\cap D)=(A\times C)\cap (B\times D)} [4] が成り立つが、この式の交叉を合併に置き換えた式は一般には正しくない: ( A ∪ B ) × ( C ∪ D ) ≠ ( A × C ) ∪ ( B × D ) . {\displaystyle (A\cup B)\times (C\cup D)\neq (A\times C)\cup (B\times D).} 実は右辺は ( A × C ) ∪ ( B × D ) = [ ( A ∖ B ) × C ] ∪ [ ( A ∩ B ) × ( C ∪ D ) ] ∪ [ ( B ∖ A ) × D ] {\displaystyle (A\times C)\cup (B\times D)=[(A\setminus B)\times C]\cup [(A\cap B)\times (C\cup D)]\cup [(B\setminus A)\times D]}
λ∈Λ Aλ = ∅ であることは、直ちに示される一方、その逆にあたる命題は選択公理 (と同値)である。[3]
集合算