拓扑空间的覆盖性质
什么是拓扑空间
什么是拓扑空间拓扑空间是数学中的一个重要概念，它是集合论和点集拓扑学的基础。
拓扑空间的概念是由法国数学家弗雷歇在20世纪初提出的，它是对集合中元素之间的关系进行抽象和研究的数学结构。
一、拓扑空间的定义拓扑空间是一个有序对(T, τ)，其中T是一个非空集合，τ是T的一个子集族，满足以下三个条件：1. T和空集∅都属于τ；2. τ中的任意个集合的交集仍然属于τ；3. τ中的有限个集合的并集仍然属于τ。
在拓扑空间中，集合T的元素被称为点，τ中的元素被称为开集。
开集是拓扑空间中最基本的概念，它描述了点与点之间的邻近关系。
二、拓扑空间的性质1. 开集性质：在拓扑空间中，开集具有以下性质：(1) 空集和全集都是开集；(2) 任意个开集的交集仍然是开集；(3) 有限个开集的并集仍然是开集。
2. 邻域性质：在拓扑空间中，每个点都有一个邻域，邻域是包含该点的开集。
3. 连通性质：在拓扑空间中，如果任意两点之间都存在一条连续的曲线，那么该空间被称为连通空间。
4. 紧致性质：在拓扑空间中，如果任意开覆盖都存在有限子覆盖，那么该空间被称为紧致空间。
5. Hausdorff性质：在拓扑空间中，如果任意两点都存在不相交的邻域，那么该空间被称为Hausdorff空间。
三、拓扑空间的例子1. 实数集上的拓扑空间：在实数集上定义开区间为开集，可以构成一个拓扑空间。
2. 离散拓扑空间：对于任意集合T，将T的所有子集都定义为开集，可以构成一个拓扑空间。
3. 序拓扑空间：对于有序集合T，定义开区间(a, b)为开集，可以构成一个拓扑空间。
4. 有限补拓扑空间：对于集合T，定义开集为T的子集和T的有限补集，可以构成一个拓扑空间。
四、拓扑空间的应用拓扑空间在数学中有广泛的应用，尤其在几何学、分析学和代数学中起着重要的作用。
1. 几何学中的拓扑空间：拓扑空间可以用来描述几何对象的形状和结构，如欧几里得空间、流形等。
2. 分析学中的拓扑空间：拓扑空间可以用来定义连续函数、收敛性和极限等概念，是分析学的基础。
拓扑空间理论
拓扑空间理论拓扑空间理论是数学中的一个分支，研究的是集合上定义的一种结构，即拓扑结构。
通过引入拓扑结构，我们可以描述集合中的点之间的接近和连续性关系。
本文将介绍拓扑空间的定义、基本概念和性质，并探讨一些常见的拓扑空间。
一、拓扑空间的定义拓扑空间可以用一对有序集合（X，T）来表示，其中X是任意非空集合，T是X的子集族，满足以下条件：1. 空集和整个集合X都属于T。
2. 任意多个元素的并集和有限个元素的交集都属于T。
3. T中的元素称为开集，满足开集的性质。
二、基本概念在拓扑空间中，我们可以引入一些基本概念来描述点之间的关系。
1. 开集和闭集根据拓扑结构，拓扑空间中的开集满足定义中的性质，而闭集则是其补集的开集。
开集和闭集是拓扑空间中的基本概念，用于描述点的邻域和极限。
2. 连通性连通性描述了拓扑空间中的点之间是否可以通过一条连续的曲线相互连接。
如果一个拓扑空间中没有非空的开集既不是整个空间也不是空集，则称该空间是连通的。
3. 紧致性紧致性是拓扑空间中的一个重要概念，用来描述一个拓扑空间中是否可以从任意的开覆盖中选出有限个开集，使得它们仍然覆盖整个空间。
如果一个空间中存在有限子覆盖，那么称该空间是紧致的。
4. Hausdorff性Hausdorff性是拓扑空间中的一个重要性质，它要求集合中的任意两个不同点都有不相交的邻域。
Hausdorff空间保证了点的唯一性和极限的一致性。
三、常见的拓扑空间在拓扑空间理论中，有许多常见的拓扑空间。
1.度量空间度量空间是拓扑空间的一种特殊情况，它引入了度量函数来度量点之间的距离。
度量空间中的拓扑结构是由度量函数生成的，通过度量函数我们可以定义开球和闭球等概念。
2.欧几里得空间欧几里得空间是我们熟知的三维空间，其中的点坐标可以用实数表示。
在欧几里得空间中，我们可以定义点之间的距离，并且满足距离公理。
3.离散空间离散空间是一种特殊的拓扑空间，其中每个点都是一个单独的开集，没有其他点与之接近。
数学中的拓扑学概念
数学中的拓扑学概念拓扑学是数学中的一个重要分支，研究的是空间和空间中点之间的关系。
我们可以将拓扑学视为一种“形状学”，它关注的是在物体形状发生变化时其具有的不变性质。
拓扑学最基本的概念之一是拓扑空间。
拓扑空间是一个集合，其中的元素被赋予了一些特点，比如邻域和开集。
邻域是指一个点周围的一些点组成的集合，而开集则是指集合中的每个点都有一个邻域和集合的交集。
拓扑空间中的一个重要性质是连通性，即在空间中任意两点之间都存在连续的路径。
一个拓扑空间中的子集可以具有自己的拓扑结构，我们称之为子拓扑空间。
子拓扑空间中最基本的概念是开集，开集是指子拓扑空间中的每个点都有一个邻域和子集的交集。
子拓扑空间也可以根据连通性进行分类，如果子拓扑空间是连通的，则我们称之为连通子空间。
除了拓扑空间和子拓扑空间，拓扑学还涉及一些其他的重要概念。
其中之一是同胚，两个拓扑空间如果存在一个双射映射，且该映射和其逆映射都是连续的，则我们称这两个拓扑空间是同胚的。
同胚可以看作是两个拓扑空间之间的一种变换关系，它保持空间的基本拓扑性质不变。
同胚在拓扑学中起到了非常重要的作用，它们帮助我们将不同形状的空间进行比较和分类。
另一个重要的概念是紧致性。
一个拓扑空间如果对于任意开覆盖都存在有限子覆盖，则我们称这个空间是紧致的。
紧致性是一种相对于覆盖的性质，它描述了空间不会发生无限散射的特征。
紧致性在拓扑学中有着广泛的应用，它可以用来证明一些重要的定理，比如包括海涅-伯特定理和态射定理等。
除了这些基本的概念之外，拓扑学还研究了一些其他的重要问题，比如连续映射、同伦变形和拓扑不变量等。
连续映射是指两个拓扑空间之间的一种映射关系，它保持空间的连通性和连续性。
同伦变形是指将一个拓扑空间变形为另一个拓扑空间的一种连续变换，它通过改变空间中的形状来研究空间的可变性。
拓扑不变量是一种在拓扑变换下保持不变的数学量，它用于描述和区分不同拓扑空间之间的性质。
总之，拓扑学是数学中的一个重要分支，研究的是空间和空间中点之间的关系。
拓扑空间的基本概念与性质
拓扑空间的基本概念与性质拓扑空间是数学中的一个重要概念，它在分析、代数、几何等领域中起着重要的作用。
本文将介绍拓扑空间的基本概念及其性质。
一、引言拓扑空间是由集合和集合上的拓扑结构构成的一种数学结构。
它是一种比度量空间更一般的空间，可以用于描述不同度量之间的性质。
拓扑空间的研究为数学领域的许多问题提供了新的解决方法。
二、拓扑空间的定义拓扑空间由以下三条公理定义：首先，给定一个非空集合X，X的全体子集构成的集合Τ称为X上的一个拓扑。
拓扑中的元素称为开集。
其次，空集和整个集合X都是开集。
最后，开集的任意并、有限交以及有限并仍然是开集。
三、开集与闭集拓扑空间中的开集具有以下性质：首先，空集和整个集合X都是开集。
其次，任意两个开集的交集仍然是开集。
最后，开集的任意并仍然是开集。
闭集是指和开集互补的集合。
四、邻域与极限点在拓扑空间中，邻域是指包含某个点的开集。
极限点是指在拓扑空间中，存在序列中的某一点，使得该点的任意邻域都与序列中的无穷个点相交。
五、连续映射拓扑空间中，连续映射是指保持拓扑结构的映射。
即，对于任意开集V，其原像在定义域中是一个开集。
连续映射有以下性质：首先，恒等映射是连续的。
其次，连续映射的复合仍然是连续的。
最后，如果映射的像是开集，那么定义域中的原像也是开集。
六、拓扑空间的性质拓扑空间具有许多重要的性质：首先，有限集在拓扑空间中是闭集。
其次，连续映射保持极限点。
最后，具有有限子覆盖性质的拓扑空间是紧致的。
七、子空间拓扑空间的子集上也可以定义一个拓扑结构，这样的子集称为子空间。
子空间具有许多与原空间相似的性质。
八、紧致性紧致性是拓扑空间中的重要概念之一。
一个拓扑空间是紧致的，当且仅当它的每一个开覆盖都有有限子覆盖。
九、拓扑空间的分类不同的拓扑空间之间可以存在同胚。
同胚是指两个拓扑空间之间存在一个双射，且该双射及其逆映射都是连续映射。
十、总结本文介绍了拓扑空间的基本概念与性质。
拓扑空间是数学中的一个重要研究对象，它可以用于描述不同度量之间的性质。
拓扑空间及其性质与应用
拓扑空间及其性质与应用拓扑空间是数学中一种较为抽象的概念，它研究的是集合内元素间的空间性质。
在拓扑学的研究中，我们并不关心元素的具体性质，而是关注它们之间的相对关系。
因此，在拓扑学中，我们可以用更为广泛的眼光来观察空间的形态和性质，从而研究许多实际问题。
1. 拓扑空间的定义及性质拓扑空间一般是指一个非空集合X及其上的某些特定子集的一个集合T，这些子集被称为X的开集合，满足以下条件：（1）X和∅（空集）都是开集合；（2）任何一组开集合的交集仍是开集合；（3）任何有限个开集合的并集仍是开集合。
拓扑空间在定义上的几何意义，是指我们可以在一个集合X中定义“开”概念，从而建立一个“空间”，并在此空间中研究“连续性”、“紧性”、“连通性”等性质，并对它们加以分类和研究。
在拓扑学中，一个集合的子集所构成的拓扑空间，有时被称为“子空间”。
我们可以利用子空间的方法，把一个大的拓扑空间划分为若干个小的拓扑空间，使得我们对它们的研究更加方便。
2. 拓扑空间的常见性质（1）Hausdorff性质：指的是任何两个不同点都可以被它们所在的开集合所分离的性质。
也就是说，对于任意的两个不同点x和y，我们可以找到x所在的一个开集合U和y所在的一个开集合V，使得U和V没有任何交集。
这个性质使得拓扑空间中的点与点之间的距离更明确，从而方便我们对拓扑空间中的连通性和路径的讨论。
（2）连通性：指的是在拓扑空间中，任何一对不同点都可以被某种形式的路径所连通，即这对点所在的集合是连通的。
连通性是拓扑空间中的一种重要性质，它使得我们对拓扑空间中的形态更为直观，同时也方便我们对拓扑空间的分类和归纳。
（3）紧性：指的是拓扑空间中的任何一个开覆盖都存在有限的子覆盖。
紧性是拓扑空间中的另一个重要性质，它在实际问题中有很广泛的应用。
例如，在微积分学中，一些重要的定理，如还原定理和傅里叶定理的证明，需要利用紧性的性质。
3. 拓扑空间的应用（1）生物学中：利用拓扑空间的方法，可以对DNA及其上的蛋白质结构进行拓扑学分析，从而研究生物体的启动子序列、调节基因、编码基因等结构间的关系。
sigma紧的拓扑空间
Sigma紧的拓扑空间是一种特殊的拓扑空间，具有紧性。
在数学中，紧性是一个重要的概念，用于研究空间的性质和行为。
对于sigma紧的拓扑空间，它是紧空间的一种推广，能够处理更复杂的空间结构和性质。
具体来说，sigma紧的拓扑空间具有以下性质： 1. 有限覆盖性质：对于任意一个开覆盖，存在有限的子覆盖。
这意味着存在有限个开集，它们的并集能够覆盖整个空间。
2. 正规性：每个sigma紧的拓扑空间是正规的，这意味着任意两个不交闭集都可以被有限个开集分离。
3. 分离性：sigma紧的拓扑空间满足T_1分离性，即对于任意两个不同的点，存在一个开集只包含其中一个点。
4. 局部紧性：每个点都有一个紧邻域。
这意味着每个点附近存在一个紧的子空间。
5. 序列紧性：对于任意一个序列，存在一个收敛的子序列。
这意味着空间中的序列是相对紧的。
总之，sigma紧的拓扑空间是一种具有紧性的特殊拓扑空间，具有一系列重要的性质和行为。
这些性质有助于深入了解空间的性质和行为，并应用于不同的数学领域和实际问题中。
拓扑学中的拓扑空间
拓扑学是数学中研究空间性质和形状的学科，而拓扑空间则是拓扑学的基本概念之一。
拓扑空间是为了定义空间中点的邻域情况，以及点与点之间的关系而设立的一种数学结构。
它是在集合论的基础上引入了“邻域”的概念，使得我们可以研究空间中点的相互关系。
首先，我们需要明确什么是拓扑空间。
拓扑空间是一个集合X，以及集合X上的一个子集族T，满足以下三个条件：（1）空集∅和集合X都属于子集族T；（2）子集族T对于有限交和任意并运算封闭；（3）子集族T对于任意的有限并运算封闭。
子集族T中的元素被称为开集，而非空开集的补集则被称为闭集。
拓扑空间的基本性质在于它使用了邻域的概念。
对于一个点x∈X，其邻域N是指一个包含x的开集，且N中还包含其他的点。
换句话说，邻域是一个包含待研究点周围点集的一个范围。
邻域的概念为研究点与点之间的关系提供了基础。
例如，如果两个点在一个拓扑空间中的邻域中具有非空的交集，则这两个点在空间中是相邻的。
拓扑空间中还有一些重要的概念和性质。
其中之一是连通性。
一个拓扑空间是连通的，当且仅当它不能分解为两个非空不相交的开子集的并。
连通性刻画了空间中的“连续性”，即无法通过分割空间使得两个部分独立。
另一个重要的概念是紧致性。
一个拓扑空间是紧致的，当且仅当它的任意开覆盖都存在有限子覆盖。
紧致性可以视为拓扑空间的“有界性”，即无论如何划分空间，都能找到有限个开覆盖。
拓扑空间还有一些常见的例子。
最简单的例子是离散拓扑空间，即集合中的每个点都是一个开集。
该拓扑空间中任意两个点的邻域都不相交，因此在该空间中点与点之间是相互独立的。
另一个例子是度量空间，其中的拓扑是由一个度量给出的。
在度量空间中，邻域的定义由度量确定，即x的邻域是所有与x距离小于某个正数的点的集合。
度量空间是拓扑空间的一个重要子类。
总之，拓扑空间是拓扑学中的基本概念，它通过引入邻域的概念，使我们能够研究空间中点的相互关系。
拓扑空间具有一些重要的性质和概念，如连通性和紧致性。
拓扑空间的初步知识
定义 （紧致性）一个拓扑空间称为是紧致的，如果任意开覆盖都有有限子覆盖。这就是 说，如果 ⊂ 是拓扑空间 的一族开集，且它们的并集是 ，则其中存在有限多个， ,⋯, ∈ ，且它们的并集是 。 命题 有限维实空间中的子空间是紧致的当且仅当它是有界且闭的。
证明 首先，紧致蕴含有界：对于给定的紧致点集 ，我们用中心在整数各点、边长是 2 的方块开集覆盖 ，紧致性表明有限多个这样的方块就已经足够。于是 包含在一个边长充 分大的方块内部，所以是有界集。其次，紧致蕴含闭：只要对于给定的紧致点集 ，说明任 何不在 中的点 都具有与 不交的开邻域。对任何 ∈ 取半径为 ( , )⁄3的开球，由于 所有这些开球覆盖紧致集 ，存在有限多个这样的开球覆盖 。将这有限多个开球的半径最 大值记作 ，容易验证以点 为中心、长度 为半径的开球与 不相交。由点 的任意性，可见 在ℝ 中的补集是开集，即 是闭集。于是，ℝ 中的紧致子集都是有界闭集。 反过来，ℝ 中有界闭集的紧致性的论证必须归结到实数空间ℝ的完备性。我们对维数 作归纳法。 当 = 1时，我们需要说明ℝ的有界闭集 都是紧致的。假设有 的一族开集覆盖，由子 空间拓扑的定义， 这相当于是说有一族ℝ的开集 ， 使得它们的并集包含 ， 而我们要说明 的 某个有限子族也具有这样性质。首先来说明 的某个可数子族 ′也具有这样的性质。我们发 现 连同开集 = ℝ ∖ 构成ℝ的开集覆盖，但以每个有理点为中心都可以取定一个半径是 有理数的开区间包含于至少一个 ∪ { }中的成员。由于ℚ ⊂ ℝ稠密，这样取定的可数多个 有理开区间已经覆盖ℝ，对其每个抽取一个 ∪ { }的成员，就构成ℝ的一个可数子覆盖，而 其中来自 的成员构成 的可数子覆盖 ′。接下来说明对 的可数开集覆盖 = { ⊂ ℝ} ∈ℕ
定义 （分离性）一个拓扑空间称为是 Hausdorff 分离的， （或T 空间） ，如果对于任何互 异的两点，存在两个分别包含各点的互不相交的开集。 如果我们把空间中一列点{ ∈ } ∈ℕ 之收敛到一点 ∈ 理解为对任何包含 的开集 ，对应于所有充分大的 的那些 都落在 中，那么 Hausdorff 条件就可以保证收敛点列的 极限点必须唯一。 练习 证明度量空间关于度量拓扑都是 Hausdorff 空间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
•
二.拓扑空间的覆盖性质
1. 覆盖及覆盖性质； 2. 对覆盖性质定义的空间研究的问题； 3. 目前得到的一些结论及我们在覆盖 性质研究中做的一点工作； 4. 关于映射性质研究的几个公开问题。
1.覆盖及覆盖性质
• 1.1 几种集族 点有限（可数）； 离散； 局部有限（可数）； 星有限（可数）。
1.覆盖及覆盖性质
2 拓扑性质举例
• 2.3 Euler多面体定理 • 凸多面体的面数 f ，棱数 l 和顶点数v满足 Euler公式：f – l + v = 2 . • 推广：球面上一个连通的图的节点数v， 枝数 l 以及它分解球面所成的面块 f 数满足公 式：f – l + v = 2 .
o
2.4 拓扑性质举例
（8）meta- Lindeloff空间也被可数对一开映射保持。
4. 关于映射性质研究的几个公 开问题
• （1）下列空间能否为有限对一开映射保持？ 弱 加细空间、弱 加细空间、 加细空间、 弱 加细空间、弱 加细空间。 • （2）弱 加细空间能否为闭映射、完备映射 保持？
拓扑空间的覆盖性质
德州学院数学系 刘德金
一 什么是拓扑学
• • • • 定义 拓扑性质举例 分类 和其它学科的关系
1 拓扑学的定义
• 1.1 拓扑学就是高度抽象地研究现实世界 空间形式的学科
数 数学 形
数量关系 空间形式
运算、代数结构Leabharlann 集 合开集族、拓扑结构
1 拓扑学的定义
• 1.2 拓扑学就是寻求和研究图形的拓扑性 质的科学。 几何学 变换群
弱 加细 meta- Lindeloff空间
加细
Lindeloff空间 仿Lindeloff空间 ppl-空间
wppl-空间
弱 加细
2.对覆盖性质定义的空间研究 的问题.
2.1 是否具有可积性？ 2.2 是否具有遗传性？ 2.3 是否被各种映射保持？
•
3 . 目前得到的一些结论 及我们在覆盖性质研究中做的一点工作
（3）弱 加细空间能否为闭映射保持？
参考文献
• [1] Hasan.Z.Hdeib.C.M.Pareek.paralindelof spaces[J]Q&A in General topology.1988.(6):1-9 • [2] 高国士.拓扑空间论[M].北京.科学出版社.2000. • [3] R.C.Briggs.preparacompactness and ?-preparacompactness in qspaces[J]. Colloq. Math. • 1973.227-235. • [4] [日]儿玉之宏 永见启应.拓扑空间论[M].北京.科学出版 社.2001.7. • [5] 尤承业.基础拓扑学讲义[M].北京.北京大学出版社.1997. • [6]M.A.Armstong.基础拓扑学[M]. 北京.北京大学出版社.1983. • [7]熊金诚.点集拓扑讲义(第二版)[M]. 北京.高等教育出版社.1998.
2.拓扑学的分类
一般拓扑（或点集拓扑）
拓扑学
代数拓扑（或组合拓扑）
3.拓扑学与其它学科的关系
现代数学
代 数 结 构 拓 扑 结 构 测 度 结 构
现代数学
拓扑学 点集拓扑
点集拓扑
现代数学
欧氏几何
初等数学
解析几何
微积分
3.拓扑学与其它学科的关系
•
点集拓扑可看作分析学相应内容的提高和深化， 分析学中和连续概念相关(而与可微性无关)的那些问 题本质上都是拓扑问题； 代数拓扑就是用代数方法研究拓扑性质的,因此 它涉及到代数学的许多概念，例如群、Abel群、自 由循环群、同态、同构。所以拓扑学与代数学的关 系很密切; 拓扑学愈来愈深入到物理学、化学和生物学中.
• 1.2 各种覆盖 (a) 覆盖； (b) 子覆盖； (c) 开（闭）覆盖 (d) 有限（可数）覆盖； (e) 加细覆盖； (f) 点星加细覆盖； (g) 星加细覆盖。
• 1.3 用覆盖定义的空间 次仿紧 弱 加细 弱 加细
可数仿紧
可数紧
仿紧
紧
meso紧
局部紧
弱仿紧（meta紧） 加细
3.1 目前得到的一些结论
(1)关系图中的覆盖性质都具有闭遗传性；关系图 中可数仿紧和那些没下画杠的空间都具有：开遗传性 蕴含遗传性。 关系图中那些没下画杠的覆盖性质（meso紧，仿 Lindeloff要加正规性——高国士的）附加完备性后都 具有遗传性。 (2) 关系图中的紧致空间、局部紧致空间、都具有 有限可积性;X具有关系图中的其他覆盖性质，Y是紧 空间,则X Y 也具有与X相应的覆盖性质.
3.2 我们在覆盖性质的研究中作的一点工作
主要讨论了ppl-空间、wppl-空间的映射性质。 证明了 ppl-空间、wppl-空间：
（1）被有限对一开映射保持；
（2）被可数对一开映射保持； （3）被闭Lindeloff映射逆向保持； （4）被完备映射逆向保持。 （5）开遗传性蕴含遗传性; （6）具有F 遗传性，(从而可知) 具有闭遗传性; （7）附加完备性后具有遗传性；
等距变换 仿射变换 射影变换 拓扑变换 初等几何 仿射几何 射影几何 拓扑学
2 拓扑性质举例
• 2.1 一笔画问题和七桥问题
(a)
(d) (c)
(b)
(e)
图 1
2 拓扑性质举例
• 2.1 一笔画问题和七桥问题
C
C
A D A B B D
图 2
2 拓扑性质举例
• 2.2 地图着色问题
4
3
3
1
2 2
• 2.4 Mobius带
A • E
• B•
•B •E •A
A
•
B
E
E
•
A B
•
A E B
拓扑学的定义
• 以上几个问题显示出几何图形的一 类特别的几何性质，显然，它们与几何 图形的大小、形状以及所含线段的曲直 等都无关，也就不能用普通的几何方法 来处理。它们涉及的是图形在整体结构 上的特性，这就是“拓扑性质”。对这 些性质，需要有一种新的几何学来研究 它们，这个新学科就是拓扑学。