마감(토폴로지)

Closure (topology)

수학에서 위상학적 공간에서 점의 부분 집합 S의 닫힘은 S의 모든 한계점과 함께 S의 모든 으로 구성된다.S의 폐쇄는 S와 그 경계결합으로 동등하게 정의될 수 있으며, S를 포함하는 모든 닫힌 집합교차로도 정의될 수 있다.직관적으로 폐쇄는 S나 "근접한" S에 있는 모든 지점으로 생각할 수 있다. S의 폐쇄에 있는 지점은 S폐쇄 지점이다.폐쇄의 개념은 여러 면에서 내부라는 개념과 이중적이다.

정의들

폐쇄점

유클리드 공간의 부분 S{\S}의 , x을(를) 중심으로 한 모든 열린 공 의 점이 포함된 경우 점은x {\ 그 자체일 수 있음)의 닫힘 지점이다.

이 정의는 계량 공간 X의 어떤 부분 집합 S{S\displaystyle}.{X\displaystyle}완전히 X에 적절한 계측 법 d와 함께{X\displaystyle} 계량 공간,{\displaystyle d,})S{S\displaystyle}의 폐쇄성의{\displaystyle)}은 한번 r을 위해서;0{\displaystyle 표현되 generalizes.r>. 거리 , ) <r {\ dr}( =s {\})과 같은 s가 .이것을 표현하는 또 다른 방법은 d(, ) d( x, )=

이 정의는 "오픈볼" 또는 "볼"을 "이웃집"으로 대체함으로써 위상학적 공간에 일반화된다.만약 x{\displaystyle)}의 모든 이웃 S의 점을 포함한 위상 공간 X의 S{S\displaystyle}부분 집합이라야.{X\displaystyle}폐쇄 그리고,){\displaystyle)}은 지점 또는 S{S\displaystyle}의 부착 지점이다.{S.\displaystyle}[1]다는 것 이 정의 dep지 않자.e그리고 이웃이 개방되어야 하는지 여부에 달려있다.

한계점

폐쇄 지점의 정의는 한계 지점의 정의와 밀접하게 관련되어 있다.두 정의 간의 차이는 미묘하지만 중요하다. 즉, 한계점의 정의에서 해당 지점 의 모든 인접 영역은 자체 이외의 세트의 점을 포함해야 한다.세트 의 모든 한계점 집합을 . 파생 집합이라고 한다.

따라서 모든 한계점은 폐쇄점이지만 모든 폐쇄점이 한계점은 아니다.한계점이 아닌 폐쇄점은 격리된 지점이다.즉, 점 은(는) 의 요소인 x {\ 그 자체 외에 S}의 다른 점을 하지 않는x {\ x}의 이 있는 경우 S}의 고립점이다.[2]

x, x (가) x 의 제한점인 에만 폐쇄점이다.

세트 마감

The closure of a subset of a topological space denoted by or possibly by (if is understood), where if both and are clear from context then it may also be denoted by or (moreover, is sometimes capita 에 대한 lized는 다음 동등한 정의 중 하나를 사용하여 정의할 수 있다.

  1. (는) S의 모든 폐쇄 지점 집합이다.
  2. 은(는) 모든 한계점과 함께 된 S 이다.[3]
  3. (는) . 을(를) 포함하는 모든 닫힌 집합의 교차점이다.
  4. (는) . 을(를) 포함하는 가장 작은 닫힌 집합입니다.
  5. 은(는) (는) 경계 ( . )의 조합이다
  6. { , )에 x x로 수렴되는 순(값)이 있는 모든 X 의 집합이다

집합의 폐쇄에는 다음과 같은 속성이 있다.[4]

  • (는) 닫힌 상위 집합이다.
  • = S S 경우에만 S이(가) 세트 닫힘
  • 경우, 은(는) cl 의 하위 집합이다
  • 이(가) 닫힌 집합인 경우, 이(가) . {\ \operatorname 를) 포함하는 경우에만 A {\ 가)

때로는 위의 두 번째 또는 세 번째 속성을 위상학적 폐쇄의 정의로 받아들이기도 하는데, 위상학적 폐쇄는 다른 유형의 폐쇄에 적용할 때 여전히 타당하다(아래 참조).[5]

첫 번째 카운트 가능한 공간(예: 미터법 공간)에서 는) 에 있는 점의 모든 수렴 시퀀스에 대한 모든 제한 집합이다. 일반적인 위상학적 공간의 경우, "순서"를 "순서" 또는 "필터"로 대체하는 경우 이 문장은 참으로 유지된다.

"폐쇄", "서퍼셋", "간격", "포함/포함", "가장 작음", "폐쇄"를 "내부", "하위세트", "조합", "포함", "최대", "개방"으로 대체하는 경우에도 이러한 속성은 충족된다는 점에 유의한다.이 문제에 대한 자세한 내용은 아래의 폐쇄 운영자를 참조하십시오.

구를 3차원으로 고려한다.암시적으로 이 구체에 의해 창조된 관심 영역은 구 자체와 그 내부(열린 3볼이라고 한다) 두 가지다.3볼의 내부와 표면을 구분할 수 있는 것이 유용하기 때문에 열린 3볼과 닫힌 3볼, 즉 3볼의 폐쇄를 구분한다.오픈 3볼의 클로징은 오픈 3볼 플러스 표면이다.

위상학 공간에서:

  • 임의의 공간에서 = =\{cl} \
  • 임의의 X, X = . X

표준(metric) 토폴로지를 부여하는 중:

  • (가) 실제 숫자 유클리드 공간 {}인 경우, X (( ( ,1)=[ 0, .
  • If is the Euclidean space then the closure of the set of rational numbers is the whole space We say that is dense in
  • If is the complex plane then
  • (가) 유클리드 공간 , 유한 부분 집합인 경우, X =S. {\=S일반적인 위상학적 공간의 경우 이 속성은1 Taxom과 동일하다.)

실제 숫자에 표준 토폴로지가 아닌 다른 토폴로지를 넣을 수 있다.

  • = 하한 토폴로지가 부여된 경우, CL X ( ( 1)=[ ) . {1]이
  • = 모든 세트가 닫히는 이산 위상개방)을 고려할 경우, ⁡ (( )=( 1 ) = ( , 1). { (0,1)= (1,1)를 고려한다
  • = R 에서 닫힌(열린) 집합만 빈 과 R 그 자체인 사소한 토폴로지를 고려한다면, (, 1)= R. }{X(1) _{X}

이러한 예는 집합의 폐쇄가 기반 공간의 토폴로지에 따라 달라진다는 것을 보여준다.마지막 두 가지 예는 다음과 같은 특수한 경우다.

  • 모든 이산 공간에서는 모든 세트가 닫히고 열려 있기 때문에 모든 세트는 닫힘과 동일하다.
  • In any indiscrete space since the only closed sets are the empty set and itself, we have that the closure of the empty set is the empty set, and for every non-empty subset of , 불분명한 공간의 비어 있지 않은 부분집합은 모두 조밀하다.

한 세트의 폐쇄는 또한 우리가 어느 공간을 폐쇄하느냐에 달려있다.예를 들어 합리적인 숫자의 평소 상대 위상은 유클리드 공간 R에 의해 야기되는,{\displaystyle \mathbb{R}, 되는 X{X\displaystyle}집합,}그리고 S){q∈ Q:q2>2, q>0},{\displaystyle S=\{q\in \mathbb{Q}:q^{2}>, 2,q>, 0\},}그때 S{S\displaystyle}모두 가깝다.d와 오픈 (와) 그 보완도 S를) 포함할 수 없기 때문에 Q 에서 의 하한 값이 2 {\ {\}은으) 비합리적이기 때문에 }에 있을 수 없다. {\은(는) Q {\에 없는 경계 요소 때문에 잘 정의된 폐쇄가 없지만, 대신 X를 실제 숫자의 집합으로 정의하고 동일한 방법으로 간격을 정의하면 해당 간격의 폐쇄가 잘 정의되며 모든 리아의 집합이 될 것이다l 숫자 {\}보다 크거나 같음

폐쇄 연산자

세트 연산자, ( X) 전원 세트를 그 자체로 매핑하여 Kuratowski 폐쇄 공리를 만족시키는 것이다.Given a topological space , the topological closure induces a function that is defined by sending a subset to 대신 또는 - 표기법을 사용할 수 있는 Conversely, if is a closure operator on a set then a topological space is obtained by defining the closed sets as being exactly those subsets that satisfy (so complements in 이러한 하위 집합의 이(가) 토폴로지의 열린 집합을 형성함).[6]

폐쇄 연산자 (는) 연산자에 이중으로, X ,로 표시된다.

그리고 또한

따라서 폐업자의 추상적인 이론과 쿠라토프스키 폐업 공리는 X보완물로 세트를 대체함으로써 인테리어 운영자의 언어로 쉽게 번역할 수 있다.

일반적으로 폐쇄 운영자는 교차로로 통근하지 않는다.그러나 완전한 메트릭스 공간에서는 다음 결과가 유지된다.

정리[7](C) Ursescu) — Let , ,을(를) 전체 메트릭 공간 의 하위 집합 시퀀스로 지정.

  • 에서 닫힌 경우
  • 이(가 {\에서 열려 있는 경우

폐쇄에 대한 사실

부분 집합 은(는 S = S . {\ 경우에만 X에서 닫힘:

  • 빈 집합의 폐쇄는 빈 집합이다.
  • 폐쇄 자체는 X.
  • 세트 교차점의 닫힘은 항상 세트 닫힘의 교차점(그러나 같을 필요는 없음)의 부분 집합이다.
  • 정확히 많은 집합의 조합에서, 조합의 폐쇄와 폐업 조합은 동등하다; 0 집합의 조합은 빈 집합이므로, 이 진술은 빈 집합의 폐업에 관한 이전의 진술을 특별한 경우로서 포함하고 있다.
  • 무한히 많은 세트의 조합의 폐쇄가 폐업 조합과 같을 필요는 없지만, 항상 폐업 조합의 상위 집합이다.

If and if is a subspace of (meaning that is endowed with the subspace topology that induces on it), then 에서 계산된 S 의 닫힘은 T ()의교차점 및 X {\ X}에서계산된 의 닫힘과 같다

[증명서 1]

특히, {\가) S.{\의 하위 집합인 경우에만 S 가 있다.

, X X 그러나 S {\이(가 반드시 의 하위 집합이 아닐 경우, T ⊆ {\displaystyty T}만 해당됨

이 격납 건물(인스턴스에 대해 고려하다. X= R{\displaystyle X=\mathbb{R}}과 일반적인 위상 기하학 T=(− ∞, 0],{\displaystyle T=(-\infty ,0 뻗는다,}과 S)(0, ∞){S=(0,\infty)\displaystyle}[증거 2]엄격하게 할 수 있는 X의, 비록 만약 T{T\displaystyle}은 개방되어 부분 집합이 일반적으로)보장되나{\disp 다음에 equality ) = T T이(가 유지됨[proof 3]( {\와) T {\의 관계에 관계 없음).따라서 (가) X 개방형 커버이고 (가) 하위 집합인 경우:

왜냐하면 U (U) = X S{\ U = U because cl. U {\ {U { 대해 \\ 이 X에 유도된 아공간 토폴로 귀속된다.이러한 동등성은 X(가) 다지관이고 개방형 커버 의 세트가 좌표계의 도메인인 경우에 특히 유용하다.즉, 이 결과는 S 집합 X X X를 X X의 열린 집합에서 "로컬하게" 계산한 다음 결합할 수 있음을 보여준다.In this way, this result can be viewed as the analogue of the well-known fact that a subset is closed in if and only if it is "locally closed in ", meaning that if is any open cover of 이후 U가) {\ U에 대해 에서 닫히는 경우에만 X 에서 닫힌다.

범주형 해석

다음과 같은 범용 화살표로 폐쇄 연산자를 우아하게 정의할 수 있다.

파워셋은 A (가) 의 하위 집합일 때마다 객체가 하위 집합이고 형태론이 포함 A B 부분 P 으로 실현될 수 있다. (는) 하위 범주로서, 여기에는 functor : 고정 X 을(를) 포함하는 닫힌 하위 집합 집합을 쉼표 ( I ).로 식별할 수 있다 이 범주(부분 순서도 포함)는 개체 cl. {\ {을(를 가짐 A → . A . {를)에 대한 범용 화살표가 있음

Similarly, since every closed set containing corresponds with an open set contained in we can interpret the category as the set of open subsets contained in with terminal object ( ), . A .

폐쇄의 모든 특성은 이 정의와 위 범주의 몇 가지 특성에서 도출할 수 있다.더욱이 이 정의는 모두 보편적인 화살표의 예이므로 위상학적 폐쇄와 다른 유형의 폐쇄(예: 대수학적 폐쇄) 사이에 정확한 유추를 한다.

참고 항목

메모들

  1. ^ Because is a closed subset of the intersection is a closed subset of (by definition of the subspace topology), which implies that (because is the smallest closed subset of containing ).Because is a closed subset of from the definition of the subspace topology, there must exist some set such that is closed in and Because and is closed in the minimality of implies that Intersecting both sides with shows that
  2. ^ From and it follows that and which implies
  3. ^ Let and assume that is open in Let which is equal to (because )The complement is open in where being open in now implies that is also open in Consequently is a closed subset of where contains as a subset (because if is in then ), which implies that Intersecting both sides with proves that 역포함 ( S) . {\ {S)\ \blaystyleveloperalong square

참조

  1. ^ 슈베르트 1968년 페이지 20
  2. ^ 쿠라토프스키 1966, 페이지 75
  3. ^ 호킹 & 영 1988 페이지 4
  4. ^ Croom 1989, 페이지 104
  5. ^ 제미냐니 1990, 페이지 55, 퍼빈 1965, 페이지 40, 베이커 1991 페이지 38은 두 번째 속성을 정의로 사용한다.
  6. ^ 퍼빈 1965 페이지 41
  7. ^ Zălinescu 2002, 페이지 33. 없음:

참고 문헌 목록

  • Baker, Crump W. (1991), Introduction to Topology, Wm. C. Brown Publisher, ISBN 0-697-05972-3
  • Croom, Fred H. (1989), Principles of Topology, Saunders College Publishing, ISBN 0-03-012813-7
  • Gemignani, Michael C. (1990) [1967], Elementary Topology (2nd ed.), Dover, ISBN 0-486-66522-4
  • Hocking, John G.; Young, Gail S. (1988) [1961], Topology, Dover, ISBN 0-486-65676-4
  • Kuratowski, K. (1966), Topology, vol. I, Academic Press
  • Pervin, William J. (1965), Foundations of General Topology, Academic Press
  • Schubert, Horst (1968), Topology, Allyn and Bacon
  • Zălinescu, Constantin (30 July 2002). Convex Analysis in General Vector Spaces. River Edge, N.J. London: World Scientific Publishing. ISBN 978-981-4488-15-0. MR 1921556. OCLC 285163112 – via Internet Archive.

외부 링크