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点集拓扑


是一个
证明:(1)对于X 的任意一个开集U,
i (U ) U 是 X 中的一个开集,所
以恒同映射 iX 是连续映射. (2)
f g
1 X
f 1 ( g 1 (U ))
g 1 (U )
U
X
Y
Z
设 f : X Y 和 g :Y Z 都是连续映射,则对于Z的任意开
g (U ) 和 f ( g (U )) 分别是 集 U,
def
• 邻域
U ( X )为x的邻域 V 开 X , 使得x V U .
定理2.1.3:U是x的一个邻域 0, 使得x B( x, ) U
def
•开集的三条性质 定理2.1.2 度量空间X中的开集具有以下性质: (1)集合X本身和空集 都是开集; (2)任意两个开集的交是一个开集; (3)任意一个开集族(即由开集构成的族) 的并是一个开集.
( AT1 A A )T ( A ) A A 1 AT2 AT2 0
1
A T
.
是X的一个有限子集,所以 由上面的讨论知 T 是X 上的拓扑 AT A T . 根据上述(1),( 2)和(3),P是X的 这个拓扑称为 X的有限补拓扑,
一个拓扑,称之为X的有限补拓扑.拓扑空间 称( X , T ) 为有限补空间. ( X,P)称为一个有限补空间.


T ;
如果没有特别说明,我们提到度量 空间的拓扑时,指的就是拓扑 在称度量空间 ( X , ) 为拓扑空间 时,指的就是拓扑空间 ( X , T ) .
定义2.2.3 设(X,T)是一个拓扑空 间.如果存在X的一个度量ρ 使得拓扑T 即 是由度量ρ 诱导出来的拓扑 Tρ,则称(X, T)是一个可度量化空间.
3. 验证拓扑(P58 7、9)。
二、度量空间与拓扑空间
•定义2.2.2 设(X,ρ )是一个度量空间· 令Tρ 为由X中的所有开集构成的集族.根据定理2.1.2, (X, Tρ )是X的一个拓扑.我们称Tρ为X的由度 量ρ 诱导出来的拓扑. •简而言之: (X,ρ )是一个度量空间 →令Tρ为X的由度量ρ 诱导出来的拓扑, 则(X, Tρ )是X的一个拓扑.
•拓扑空间不一定可度量化
不可度量化的拓扑空间的例子
例1 X { 1 ,2}, T { , } X 例2 X { 1 ,2}, T { , X { 1 , }} 以上两个拓扑空间都不可 以度量化 .
11
拓扑空间的例子
例2.2.1 平庸空间. 设X是一个集合.令={X, }.容易 验证,T 是X的一个拓扑,称之为X的平 庸拓扑;并且我们称拓扑空间(X,T) 为一个平庸空间.在平庸空间(X,T) 中,有且仅有两个开集,即X本身和空 集 。
Y,X 中的开集,从而
1
1
1
(g
f ) (U ) f
1
1
(g
1
(U ))
是X 中的开集,故 g 是连续映射.
f :X Z
•定义2.2.5 设X和Y是两个拓扑空间.如果f: 1 X→Y 是一个一一映射,并且f和 f :Y→X都 是连续的,则称f是一个同胚映射或同胚.
i X 、f 1、g f
定理2. 2.2 设X,Y和Z都是拓扑空间.则 (1)恒同映射 iX :X→X是一个同胚; (2)如果f:X→Y是一个同胚,则 f 1 : Y→X也是一个同胚; (3)如果f:X→Y和g: Y→Z都是同胚, 则 gof:X→Z也是一个同胚.
•拓扑空间的同胚
•定义2.2.6设X和Y是两个拓扑空间.如果存在 一个同胚f:X→Y,则称拓扑空间X与拓扑空间 Y是同胚的,或称X与Y同胚,或称X同胚于Y. 粗略地说,同胚的两个空间实际上便是两 个具有相同拓扑结构的空间. •定理2.2.3 设X,Y和Z都是拓扑空间.则 (1)X与X同胚; (2)如来X与Y同胚,则Y与X同胚; (3)如果X与Y同胚,Y与Z同胚,则X与Z 同胚.
当X是可数集时,X 的可数补拓扑是什么?
X 的可数补拓扑和有限补拓扑是什么关
拓扑空间是否比度量空间的范围要广?
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三、连续映射
即: f : X Y是连续映射
•定义2.2.4 设X和Y是两个拓扑空间,f: 1 f X→Y. 如果Y中每一个开集U的原象 (U)是X中的一 个开集,则称f是X到 Y的一个连续映射,或简 称映射 f连续.(俗称反射开集)
U 开 Y 有 f (U ) 开 X .
1
定理 2.2.1 设 X , Y , Z 都是拓扑空间 . 则 定理 2.2.1 设 X , Y , Z 都是拓扑空间 . 定理2.2.1 设X ,Y ,Z 都是拓扑空间.则 则 : X Y ( 是一个 i : X Y X (1 1)恒同映射 )恒同映射 i iX : X Y 是一个
拓扑学的中心任务
拓扑空间的某种性质P,如果为 某一个拓扑空间所具有,则必为与 其同胚的任何一个拓扑空间所具有, 则称此性质P是一个拓扑不变 性质.
拓扑学的中心任务就是研究拓 扑不变性质来自26作59页:

第 7,10题
思考题 :第2,3,9,12

27
( A B) A B
是X的一个有限子集,所以A∩B∈T . (3)设 T1 T .令
T2 T1 {} ,显然有
AT1 A AT2 A
如果 T2 ,则 AT1 A AT2 A T
所以
设 T2 任意选取 A0 T2 .这时
•复习:度量空间与连续映
一、度量空间定义: ρ:X×X→R称为 X上的度量 ρ满足(1)(正定性; (2)(对称性) ; (3)(三角不等式) ( X,ρ)为度量空间。

def

二、开集
A( X )为度量空间X的开集 a A, 0, 使得a B(a, ) A.
•球形邻域都是开集
拓扑空间的例子
例2.2.4 有限补空间. 设X是一个非空集合.令 T ={U X|U 是X的一个有限子集}∪{ }
下面验证T 是X上的一个拓扑
先验证T是X的一个拓扑: (1)X∈T (因为 X = );另外,根据定 义便有 ∈T (2)设A,B∈T 如果A和B之中有一个是 空集,则A∩B∈T,假定A和B都不是空集.这时
X中 的 开 集 .
§2.2 拓扑空间与连续映射
本节重点: 拓扑与拓扑空间的概念,并在 此空间上建立起来的连续映射的概念. 注意区别: 拓扑空间的开集与度量空间开 集的异同,从而连续映射概念的异同.
一、拓扑的定义
• 定义2.2.1 设X是一个集合,T是X的一个子 集族.如果T 满足如下条件: (l) X, ∈T (2)若A,B∈T 则A∩B∈T (3)若T 1 T , A A T 则称T 是 X的 T 一个拓扑.
三、连续映射
f在x0点处连续 B( f ( x0 ), ) U f ( x0 ) , B( x0 , ) U x0 , 使得f ( B( x0 , )) B( f ( x0 ), ).
def
f ( x0 )的每个领域的原象是 x0的一个领域 .
f在X上 连 续 f在X上 的 每 一 点 都 连 续 Y中 的 每 一 个 原 像 是 .
: X Y g : Y Z (2)如果 f 和 (2)如果 f : X Y和 g : Y Z g f f: :X X Z Z g 都是连续映射,则 都是连续映射,则 g f : X Z
都是连续映射,则 也是连续映射 . 也是连续映射 也是连续映射. .
(1)恒同映射 X 连续映射; 连续映射;
思考题:当X是有限集时,X 的有 限补拓扑是什么?
例2.2.5 可数补空间.
设X是一个集合.令
P ={U X |U 是X的一个可数子集}∪{ }
通过与例2.2.4中完全类似的做法容易验证
(请读者自证)P是X的一个拓扑,称之为X的
可数补拓扑.拓扑空间(X,P)称为一个可数
补空间.

系?

1
• 如果T是集合X的一个拓扑,则称偶对(X,T) 是一个拓扑空间,或称集合X是一个相对于拓扑 T 而言的拓扑空间;此外T 的每一个元素都叫做 拓扑空间(X,T)或X中的一个开集.
注:
1. A T A是开集
2.以上定义中的条件(2)蕴涵着:有限多个
开集的交仍是开集;(有限交) 条件(3)蕴涵着:任意多个开集的并仍是开集。 (无限并)
拓扑空间的例子
例2.2.2 离散空间. 设X是一个集合.令T =P(X), 即由X的所有子集构成的族.容易验证, T是X的一个拓扑,称之为X的离散拓扑; 可知,在离散空间(X,T)中,X的每 一个子集都是开集.
拓扑空间的例子
例2.2.3 设X={a,b,c}.令T ={ ,{a}, {a,b},{a,b,c}} 容易验证,T 是X的一个拓扑,因此 (X,T)是一个拓扑空间.这个拓扑空间既 不是平庸空间又不是离散空间.
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