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幾何学的な線分は、ある 2 点の間を結んだ最短経路である。
 
形式的には、点[[集合]] ''V'' が与えられたとき、[[直積集合|直積]]集合 ''V'' × ''V'' の元を'''有向線分''' とし、さらに[[同値関係]] ~ を 任意の ''a'', ''b'' ∈ ''V'' に対し (''a'', ''b'') ~ (''b'', ''a'') と定めたときの集合 ''E'' = ''V'' × ''V'' / ~ の元(同値類) [(''a'', ''b'')] (''a'', ''b'' ∈ ''V'', ''a'' ≠ ''b'') のこと(これをしばしば {''a'', ''b''} と記す)を ''a'' と ''b'' を結んだ線分と呼ぶ。
 
このように形式的に線分を定義すれば、[[グラフ理論]]などにおける[[辺]]も線分として考えられる。