![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
В данном параграфе мы изучим некоторые свойства топологических пространств с третьей аксиомой отделимости: топологическое пространство называется
пространством, если для каждого замкнутого множества
в
и каждой точки
существует окрестность
множества
и окрестность
точки
такие, что
. Справедлива следующая
Теорема 8.1. Топологическое пространство является
пространством тогда и только тогда, когда множество всех замкнутых окрестностей любой точки
образует базис окрестностей
.
Доказательство. Пусть является
пространством,
и
- открытая окрестность точки
. Так как множество
является замкнутым и
, то по предположению существует такая открытая окрестность
множества
и окрестность
точки
, что
. Тогда
и
, поэтому
. Следовательно, замкнутые окрестности точки
образуют базис ее окрестностей.
Обратно, пусть семейство всех замкнутых окрестностей каждой точки образует базис и
- такое замкнутое множество, что
. Тогда
- это открытая окрестность точки
, поэтому найдется такая ее замкнутая окрестность
, что
. Следовательно,
. Таким образом,
и
будут искомыми окрестностями точки
и множества
соответственно. #
Уже во множестве из трех элементов нетрудно построить такую топологию, которая удовлетворяет третьей аксиоме отделимости, но не является достижимой, а, следовательно, и хаусдорфовой. Это приводит к необходимости введения следующего класса топологических пространств: достижимое пространство называется регулярным топологическим пространством. Поскольку в достижимых топологических пространствах одноточечные множества замкнуты, то регулярные пространства являются хаусдорфовыми. Обратное утверждение, вообще говоря, не верно. Это видно из следующего примера.
Пример 8.1. Рассмотрим на действительной прямой семейства множеств
и
.
Нетрудно убедиться в том, что семейства удовлетворяют условиям следствия теоремы 1.3, поэтому в
существует, и притом единственная, топология
, для которой
является базисом открытых окрестностей каждой точки
. Если
, то
для
. Отсюда следует, что топология
является хаусдорфовой. Далее, множество
является открытым, поэтому множество
замкнуто. Пусть
- некоторая окрестность множества
и пусть
. Возьмем номер
так, чтобы
. Так как
является окрестностью точки
в
, то существует такое
, что
. Тогда
,
а поэтому и . Следовательно, каждая окрестность нуля имеет непустое пересечение с каждой окрестностью замкнутого множества
, причем
. Это доказывает, что
не удовлетворяет третьей аксиоме отделимости. #
Лемма 8.1. Любое подпространство пространства является
пространством.
Доказательство. Рассмотрим некоторое подпространство в
пространстве
. Пусть
- замкнутое подмножество
и
. По определению индуцированной топологии
для некоторого замкнутого множества
в
. Так как
, то по условию найдется такая окрестность
множества
в
и окрестность
точки
в
, что
. Тогда
и
будут теми окрестностями множества
и точки
в
, для которых выполняется:
. #
Следствие. Любое подпространство регулярного топологического пространства – регулярно.
В предыдущем параграфе отмечалось, что свойство хаусдорфовости отвечает за единственность продолжения по непрерывности отображений, заданных на всюду плотных множествах. А вот существование таких продолжений опирается на свойство регулярности.
Теорема 8.2. Пусть - всюду плотное множество в топологическом пространстве
и
- некоторое отображение в регулярное топологическое пространство
. Для того чтобы существовало непрерывное отображение
, продолжающее отображение
, необходимо и достаточно, чтобы для любого
направленность
имела некоторый предел в
, не зависящий от выбора направленности
,
. Непрерывное продолжение
отображения
на
тогда единственно.
Доказательство. Единственность отображения вытекает из принципа продолжения тождеств (см. следствие 2 теоремы 7.1).
Необходимость. Пусть отображение непрерывно на
,
,
,
и
. Тогда по теореме 4.1
.
Достаточность. Пусть . По теореме 2.2 найдется такая направленность
, что
. Положим
. Так как по условию теоремы такой элемент
не зависит от выбора направленности
,
, то отображение
определено корректно и является продолжением отображения
. Следовательно, осталось доказать лишь непрерывность отображения
в каждой точке
. Пусть
- замкнутая окрестность точки
. Можно утверждать существование такой открытой окрестности
точки
в
, что
. Действительно, в противном случае для каждой открытой окрестности
точки
в
найдется такая точка
, что
. Так как множество открытых окрестностей точки
образует базис
фильтра окрестностей этой точки, то, упорядочив множество
по антивключению, получим направленность
,
, для которой
не является пределом направленности
. Это противоречит заданию отображения
. Пусть теперь
и направленность
такова, что
. Так как
- это окрестность точки
, то по определению предела найдется такой индекс
, что
для всех
. Положим
и рассмотрим направленность
. Так как
и
, то
для всех
и
в силу замкнутости множества
. Итак,
, и для завершения доказательства непрерывности отображения
осталось лишь заметить, что по теореме 8.1 замкнутые окрестности точки
образуют базис ее окрестностей. #
В пространствах с первой аксиомой счетности теорему 3.2 можно значительно усилить. Следующий результат можно доказать аналогично теореме 8.2:
Теорема 8.3. Пусть - всюду плотное множество в топологическом пространстве
с первой аксиомой счетности и
- некоторое отображение в регулярное топологическое пространство
. Для того чтобы существовало непрерывное отображение
, продолжающее отображение
, необходимо и достаточно, чтобы для любого
последовательность
имела некоторый предел в
, не зависящий от выбора последовательности
, сходящейся к
. Непрерывное продолжение
отображения
на
тогда единственно.
Дата публикования: 2015-02-22; Прочитано: 630 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!