В области топологии , Фреш-Урысон является топологическим пространством с тем свойством , что для любого подмножества замыкания в ин идентично последовательное закрытие в
Фреше-Урысон представляет собой особый типа последовательного пространства .
Пространства Фреше – Урысона - это наиболее общий класс пространств, для которых достаточно последовательностей, чтобы определить все топологические свойства подмножеств пространства. То есть пространства Фреше – Урысона - это как раз те пространства, для которых знание того, какие последовательности сходятся к каким пределам (а какие нет), достаточно, чтобы полностью определить топологию пространства. Каждое пространство Фреше – Урысона является секвенциальным пространством, но не наоборот.
Пространство названо в честь Мориса Фреше и Павла Урысона .
Определения
Позвольте быть топологическим пространством . Последовательное закрытие из ин является набор:
где или может быть написано, если требуется ясность.
Топологическое пространство называется пространством Фреше – Урысона, если
для каждого подмножества , где обозначает замыкание на в
Последовательно открытые / закрытые наборы
Предположим, что любое подмножество
последовательности A в конечном итоге находится в, если существует положительное целое число такое, что для всех индексов (т.е. целых чисел)
Набор называется последовательно открытым, если каждая последовательность в нем сходится к точке, в которой в конечном итоге находится ; Обычно, если понимается, пишется вместо
Множество называется последовательно замкнутым, если или эквивалентно, если всякий раз, когда последовательность сходится к, то также должно быть в
. Дополнение к последовательно открытому множеству является последовательно замкнутым множеством, и наоборот.
Позволять
обозначают множество всех последовательно открытых подмножеств, где это может быть обозначено, если топология понятна. Множество является топология на который тоньше , чем исходная топология
Каждых открытые (соотва. Замкнутое) подмножество является последовательно открытой (соответственно последовательно замкнуто), откуда следует , что
Сильное пространство Фреше – Урысона.
Топологическое пространство является сильным Фреше-Урысона , если для каждой точки и каждой последовательности подмножеств пространства таким образом, что существует последовательность в таким образом, что для каждого и в
указанных выше свойств могут быть выражены как принципов отбора .
Контраст с последовательными пробелами
Каждое открытое подмножество последовательно открыто, а каждое закрытое множество последовательно закрывается. Однако обратное в целом неверно. Пространства, для которых верно обратное, называются последовательными пространствами ; то есть последовательное пространство - это топологическое пространство, в котором каждое последовательно открытое подмножество обязательно открыто, или, что эквивалентно, это пространство, в котором каждое последовательно замкнутое подмножество обязательно закрыто. Каждое пространство Фреше-Урысона является секвенциальным пространством, но есть секвенциальные пространства, которые не являются пространствами Фреше-Урысона.
Последовательные пространства (соответственно пространства Фреше-Урысона) можно рассматривать / интерпретировать как именно те пространства, в которых для любого заданного подмножества знания о том, какие последовательности сходятся в какой точке (точках) (а какие нет), достаточно, чтобы определить, действительно ли не замкнуто в (соотв. , достаточно определить замыкание в в ). Таким образом, последовательные пробелы - это те пробелы, для которых последовательности в могут использоваться в качестве «теста», чтобы определить, открыто ли какое-либо данное подмножество (или, что эквивалентно, закрыто) в ; или, иначе говоря, секвенциальные пространства - это те пространства, топологии которых можно полностью охарактеризовать в терминах сходимости последовательностей. В любом пространстве, не последовательно, существует подмножество , для которого этот «тест» дает « ложный положительный результат .»
Характеристики
Если - топологическое пространство, то следующие условия эквивалентны:
-
является пространством Фреше – Урысона.
- Определение: для каждого подмножества
-
для каждого подмножества
- Это утверждение эквивалентно определению выше, потому что всегда выполняется для каждого
- Каждое подпространство является последовательным пространством .
- Для любого подмножества , которое не замкнуто, и для каждого существует последовательность , сходящаяся к
- Для любого подмножества , которое
не замкнуто в существует некоторое , для которого существует последовательность в которая сходится к
- Эта характеризация означает, что каждое пространство Фреше – Урысона является секвенциальным пространством.
Приведенная ниже характеристика показывает, что среди хаусдорфовых секвенциальных пространств пространства Фреше – Урысона - это как раз те, для которых всегда может быть найдена « конфинальная сходящаяся диагональная последовательность», где эта «диагональная последовательность» является топологическим аналогом, который по духу похож на диагональ последовательности, которые используются в аргументах диагонализации , за исключением того, что некоторые последовательности могут быть «пропущены» диагональной последовательностью.
Если это последовательное пространство Хаусдорфа, то следующие условия эквивалентны:
-
является пространством Фреше – Урысона.
- Если - это последовательность с бесконечным изображением (или "диапазоном"), которые сходятся к некоторым, а если для каждого - это последовательность, которая сходится к тому месту, где эти гипотезы можно резюмировать на следующей диаграмме.
то существуют карты с строго возрастает таким образом, что
- Предполагается, что вся сходимость имеет место в .
- Поскольку последовательность в по определению является просто картой формы, последовательность «
имеющая бесконечное изображение » означает в точности то, что множество бесконечно. Если не обладает этим свойством, то оно обязательно будет в конечном итоге постоянным со значением, и в этом случае существование отображений с желаемыми свойствами легко проверяется для этого частного случая (даже если это не пространство Фреше – Урысона).
- Утверждение (2), но с дополнительным требованием, которое также строго возрастает.
- Короче говоря, это условие гарантирует, что если и если для каждого, то существует подпоследовательность сети, которая сходится к (здесь «подпоследовательность» означает подсеть, которая также является последовательностью). Обратите внимание, что в целом нет гарантии, что сеть сойдется (или даже к любой точке).
- Утверждение (3), но с дополнительным требованием, чтобы
Характеристики
Каждое пространство Фреше – Урысона является секвенциальным пространством, хотя обратное утверждение в общем случае неверно.
Если локально выпуклое топологическое векторное пространство Хаусдорфа является пространством Фреше-Урысона, то оно равно конечной топологии на, индуцированной множеством всех дуг, в которых по определению есть непрерывные пути , которые также являются топологическими вложениями .
Примеры
Каждое пространство с первой счетностью является пространством Фреше – Урысона. Следовательно, каждое пространство , имеющее счетность до второго , любое метризуемое пространство и любое псевдометризуемое пространство является пространством Фреше – Урысона. Отсюда также следует, что всякое топологическое пространство на конечном множестве является пространством Фреше – Урысона.
Метризуемые непрерывные двойственные пространства
Метризуемый локально выпуклое топологическое векторное пространство (ТВС) (например, пространство Фреше ) является нормируемым пространством тогда и только тогда , когда его сильное сопряженное пространство Фреше-Урысона, или , что эквивалентно, тогда и только тогда , когда это пространство нормируемым.
Последовательные пространства, не являющиеся Фреше – Урысоном
- Прямой предел конечномерных евклидовых пространств
Пространство конечных вещественных последовательностей является хаусдорфовым последовательным пространством, не Фреш-Урысон. Для каждого целого числаидентифицируютс набором,где последнееявным образомявляется подмножеством пространства последовательностей действительных чисел, элементыиидентифицируются вместе. В частности,может быть идентифицировано как подмножествои, в более общем смысле, как подмножестводля любого целого числа.Пусть
Приведите его обычную топологию, в которой подмножество открыто (соответственно замкнуто) тогда и только тогда, когда для каждого целого числа это множество является открытым (соответственно замкнутым) подмножеством (с ним обычной евклидовой топологии ). Если и является последовательностью в then in тогда и только тогда, когда существует некоторое целое число такое, что оба и содержатся в и в
Из этих фактов следует, что это последовательное пространство. Для каждого целого числа пусть обозначает открытый шар радиуса (в евклидовой норме ) с центром в начале координат. Пусть
Тогда замыкание есть это все , но происхождение из ничего не принадлежит к последовательному закрытию в
самом деле, можно показать , что
Это доказывает, что пространство не является пространством Фреше – Урысона.
- Montel DF-пространства
Каждое бесконечномерное DF-пространство Монтеля является секвенциальным пространством, но не пространством Фреше – Урысона.
- Пространство Шварца и пространство гладких функций
Следующие широко используемые пространства являются яркими примерами секвенциальных пространств, которые не являются пространствами Фреше – Урысона. Обозначим через пространство Шварца и пусть обозначим пространство гладких функций на открытом подмножестве, где оба этих пространства имеют свои обычные топологии пространства Фреше , как определено в статье о распределениях . Как и , а также сильный двойственны оба этих пространства, являются полным ядерными MONTEL ultrabornological пространства, что предполагает , что все четыре из этих локально выпуклых пространств также паракомпактные нормальных рефлексивные бочечны пространства . Сильные двойственные пространства к обоим и являются секвенциальными пространствами, но ни одно из этих двойственных пространств не является пространством Фреше-Урысона .
Смотрите также
Примечания
Цитаты
использованная литература
- Архангельский А.В., Понтрягин Л.С. Общая топология I , Springer-Verlag, Нью-Йорк (1990) ISBN 3-540-18178-4 .
- Бут П.И., Тиллотсон А. Моноидальные замкнутые, декартовы замкнутые и удобные категории топологических пространств Pacific J. Math., 88 (1980) с. 35–53.
- Энгелькинг, Р. Общая топология , Хельдерманн, Берлин (1989). Исправленное и дополненное издание.
- Франклин, С.П., " Пространства, в которых достаточно последовательностей ", Фонд. Математика. 57 (1965), 107-115.
- Франклин, С.П., " Пространства, в которых достаточно последовательностей II ", Фонд. Математика. 61 (1967), 51-56.
- Горхэм, Энтони, " Последовательная сходимость в топологических пространствах "
- Стинрод, Н. Е., Удобная категория топологических пространств , Michigan Math. J., 14 (1967), 133-152.
-
Трев, Франсуа (2006) [1967]. Топологические векторные пространства, распределения и ядра . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0-486-45352-1. OCLC 853623322 .