การแบ่งแบบทวิภาค ( / d aɪ ˈ k ɒ t ə m i / ) คือการแบ่งส่วนทั้งหมด (หรือเซต) ออกเป็นสองส่วน (เซตย่อย) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ส่วนทั้งสองนี้จะต้อง

• ครอบคลุมทุกด้านร่วมกัน : ทุกสิ่งทุกอย่างต้องเป็นของส่วนใดส่วนหนึ่งหรือทั้งสองส่วน และ
• ไม่ สามารถอยู่ร่วมกันได้ : ไม่มีสิ่งใดสามารถอยู่ในทั้งสองส่วนพร้อมกันได้

ถ้ามีแนวคิด A และมันถูกแบ่งออกเป็นส่วน B และส่วนที่ไม่ใช่ B แล้ว ส่วนเหล่านั้นจะก่อให้เกิดทวิภาค: พวกมันแยกจากกันโดยสิ้นเชิง เนื่องจากไม่มีส่วนใดของ B ที่อยู่ในส่วนที่ไม่ใช่ B และในทางกลับกัน และพวกมันครอบคลุมทุกส่วนของ A ร่วมกัน เนื่องจากพวกมันครอบคลุมทุกส่วนของ A และเมื่อรวมกันแล้วจะได้ A อีกครั้ง

การแบ่งส่วนแบบนี้มักเรียกว่าการแบ่งส่วนแบบทวิภาค (bipartition) ส่วนสองส่วนที่เกิดขึ้นนั้นเรียกว่าส่วนเติมเต็ม (complement ) ในทางตรรกศาสตร์การแบ่งส่วนจะเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกันหากมีประพจน์หนึ่งที่ใช้ได้กับส่วนหนึ่งแต่ใช้ไม่ได้กับอีกส่วนหนึ่ง การพิจารณาตัวแปรต่อเนื่องหรือตัวแปรหลายประเภทเป็นตัวแปรไบนารีเรียกว่าการแบ่ง แบบทวิภาค (dichotomization ) ข้อผิดพลาดในการแบ่งแบบทวิภาคที่เกิดขึ้นนั้นจะถูกละเลยชั่วคราวเพื่อวัตถุประสงค์ ใน การสร้างแบบจำลอง

คำว่าdichotomyมาจากภาษากรีก: διχοτομία dichotomía "การแบ่งออกเป็นสองส่วน" ซึ่งมาจาก δίχα dícha "เป็นสอง แยกออกจากกัน" และ τομή tomḗ "การตัด การผ่า"

• ในทฤษฎีเซตความสัมพันธ์แบบสองขั้วRเป็นเช่นนั้นaRbหรือbRaแต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง^{[ 1 ]}
• การแบ่งแยกเท็จเป็นความผิดพลาดที่ไม่เป็นทางการซึ่งประกอบด้วยการแบ่งแยกที่สมมติขึ้นซึ่งไม่ตรงตามเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งหรือทั้งสองข้อ: ไม่ครอบคลุมทั้งหมดร่วมกันและ/หรือไม่แยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง ในรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุด จะมีการนำเสนอสองสิ่งราวกับว่าครอบคลุมทั้งหมด ในขณะที่ความจริงแล้วมีทางเลือกอื่นที่เป็นไปได้ ในบางกรณี อาจมีการนำเสนอราวกับว่าแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง ทั้งๆ ที่มีจุดกึ่งกลางที่กว้างขวาง^{[ 2 ]} (ดูเพิ่มเติมที่จุดกึ่งกลางที่ไม่ได้กระจาย )
• การแบ่งแบบทวิภาคประเภทหนึ่งคือการจำแนกแบบทวิภาค – การจำแนกวัตถุโดยการแบ่งออกเป็นสองกลุ่มแบบวนซ้ำ ดังที่ลูอิส แคร์รอล อธิบายว่า “หลังจากแบ่งคลาสโดยกระบวนการแบ่งแบบทวิภาคออกเป็นสองคลาสย่อยแล้ว เราอาจแบ่งย่อยแต่ละคลาสย่อยเหล่านี้ออกเป็นสองคลาสย่อยลงไปอีก และกระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้เรื่อยๆ โดยจำนวนคลาสจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในแต่ละครั้งที่ทำซ้ำ ตัวอย่างเช่น เราอาจแบ่ง “หนังสือ” ออกเป็น “เก่า” และ “ใหม่” (เช่น “ไม่เก่า”) จากนั้นเราอาจแบ่งย่อยแต่ละคลาสย่อยเหล่านี้ออกเป็น “ภาษาอังกฤษ” และ “ภาษาต่างประเทศ” (เช่น “ไม่ใช่ภาษาอังกฤษ”) ดังนั้นจึงได้สี่คลาส” ^{[ 3 ]}
• ในทางสถิติข้อมูลแบบสองตัวเลือกอาจมีอยู่เพียงสองระดับการวัด แรกเท่านั้น คือ ระดับการวัด นาม (เช่น "ชาวอังกฤษ" เทียบกับ "ชาวอเมริกัน" เมื่อวัดสัญชาติ) และ ระดับการวัด เรียงลำดับ (เช่น "สูง" เทียบกับ "เตี้ย" เมื่อวัดส่วนสูง) ตัวแปรที่วัดแบบสองตัวเลือกเรียกว่าตัวแปรดัมมี
• ในวิทยาการคอมพิวเตอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรมภาษาโปรแกรม ความแตกต่างสองขั้ว (dichotomies) เป็นความแตกต่างพื้นฐานในการออกแบบภาษา ตัวอย่างเช่นC++มีความแตกต่างสองขั้วในรูปแบบหน่วยความจำ (ฮีปเทียบกับสแต็ก) ในขณะที่ Java มีความแตกต่างสองขั้วในระบบประเภทข้อมูล (การอ้างอิงเทียบกับประเภทข้อมูลพื้นฐาน)
• ในทางดาราศาสตร์ปรากฏการณ์ไดโฟรีโทมี (dichotomy) คือเมื่อดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ชั้นในถูกส่องสว่างครึ่งหนึ่งพอดีเมื่อมองจากโลก สำหรับดวงจันทร์ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นก่อนช่วงโคจรหนึ่งในสี่ของวงโคจรดวงจันทร์เล็กน้อย และหลังจากช่วงโคจรหนึ่งในสามของวงโคจรดวงจันทร์เล็กน้อย ที่มุม 89.85° และ 270.15° ตามลำดับ (อย่าสับสนกับปรากฏการณ์ควอดราเจอร์ (quadrature)ซึ่งคือเมื่อมุมระหว่างดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์/ดาวเคราะห์ชั้นในเท่ากับ 90°)
• ในทางพฤกษศาสตร์การแตกกิ่งอาจเป็นแบบทวิภาคหรือแบบซอกใบในการแตกกิ่งแบบทวิภาค กิ่งจะเกิดขึ้นจากการแบ่งเท่าๆ กันของตา ปลายยอด (เช่น ตาที่เกิดขึ้นที่ปลายลำต้น) ออกเป็นสองกิ่งที่เท่ากัน ซึ่งใช้ได้กับระบบรากด้วยเช่นกัน^{[ 4 ] [ 5 ]}