研讨
一、开集
设是一个集合,
是
的一个子集族,适合
(1)
(2)
(3)
(4) 是开集.
则称是
的上的一个拓扑,称
为一个拓扑空间,而
中的每个元素叫做拓扑空间
中的开集.
二、导集
(1) 的凝聚点(极限点,limit point),如果
的任何领域都有
中异于
的点.
(2) 导集(derived set)的凝聚点全体.
(3) 孤立点(isolated point)中非凝聚点.
(4) 离散空间中集合的凝聚点与导集:.
(5) 平庸空间中集合的凝聚点与导集
(6)
(7) 单调集
(8)
(9)
三、闭集
(1) 是闭集(dosed set)
并记
{闭集}.
(2) 闭集与开集的对偶关系:是闭集
是开集,而
(3)
(4)
(5)
(6) 是包含
的最小闭集:
四、闭包
(1)的闭包(closure)
而
(2)的闭集
(3)
(4)
(5)
(6)(7)
是包含
的最小闭集:
五、内部
(1) 的内点(interior point)
的一个领域(
)
(2) 内部(interior)的内点
而
(3) (
的内部是包含于
的最大开集)
(4)
(5) (与闭包性质互为对偶).
六、边界
(1) 的边界点(boundary point)
(2) 的边界(boundary)
而
(3)
(4)
(5)
七、基与子基
(1) 基(basis):设为一拓扑空间,若
适合
(任何开集写成
中某些元的并)则称
为该拓扑空间的一个基(basis).
(2)子基(subbasis):拓扑空间中,若
适合
花
有限交为
的一个基,则称
为
的一个子集.
八、邻域基和邻域子基
(1)邻域基(neighborhood basis):点处的一个邻域基
是指
(2)邻域子基(neighborhood subbasis):点处的一个邻域基
是指
为
的一个邻域基.
(3)邻域基、邻域子基与基、子基的关系:
1.的一个基
处的一个邻域基.
2.的一个基
处的一个邻域子基.
拓扑学是研究几何图形在连续变形下保持不变的性质。拓扑学的概念、理论和方法已经广泛地渗透到现代数学、自然科学以及社会科学的许多领域,并且有了日益重要的应用,因此学习拓扑学的基本知识,不仅是为了学习现代数学提供必要的基础知识,而且能从较高观点去观察、分析数学各科的内容,加深对这些内容的认识和理解。由于拓扑的一些基本概念对于初学者来说是比较抽象的,因此有必要结合线性空间及数学分析的一些原理进行区别与联系,从而起到事半功倍的效果。
区别线性结构与同构映射,线性结构和拓扑结构是空间的两大结构。分清两者的关系和区别对于初学者来说并不是很容易的一件事情,所以要去理解拓扑空间及其连续映射的相关概念。
我们经常用到的实数空间R它既可以看作一个线性空间,它的线性结构就是我们通常定义的加法和数乘运算,也可以看作一个拓扑空间,它的拓扑就是实轴上的所有开集所构成的开集族,它满足拓扑的三条性质,实质它是一个特殊的拓扑线性空间。
又如我们定义集合X={1,2,3},定义拓扑T1={,X},它是我们平常所说的平庸拓扑,拓扑中开集是空集与它本身,这是最小拓扑,如果定义拓扑T2={
,X,{1},{2},{3},{1,2},{1,3},{2,3}},则它满足拓扑的三条性质,因此(X, T2)是拓扑空间。而如果我们定义开集族为T3={
,X, {1,2},{1,3},{2,3}},则它不是一个拓扑,因为存在两个开集的交集不属于这个开集族。
而对于拓扑空间来讲,如果存在一个一一映射,且此映射与它的逆映射都是连续的,则称为同胚映射。如果两个拓扑空间存在着同胚映射,则这两个空间就是同胚的,同胚的两个空间具有相同的拓扑结构。因此,理解两者的区别有助于我们更好的学习拓扑空间的有关理论。拓扑学讲的就是在这个同胚映射下的拓扑不变量,如连通性,可数性、紧致性等。
数学分析讲述的是实数集上的拓扑学,因此它对于学习拓扑学有着不可估量的作用,因此我们在学习点集拓扑时,有必要联系数学分析的有关结论,这样使得内容不空洞乏味,并且还加深了对数学分析的理解,同时也学习了新的理论和方法。
点集拓扑学不同于数学系本科专业的其他课程,如数学分析、高等代数、微分方程等课程,几乎没有计算之类的内容,逻辑性强,内容抽象;而且基本概念是比较多的,对于初学者是比较困难的,有的时候,介绍了一些概念之后,接着是一连串的定理及冗长的证明,例子少,有的时候出现的例子也比较抽象,因此有必要把基本概念和以前学过的基本概念和实例相联系区别。这样就有利于激发学习兴趣,也有助于对基本概念方法和原理的理解,使得基本的概念不显得空洞,有声有色。