Bourbaki

4. Tích của các không gian tôpô

1. Các không gian tích

Định nghĩa 1

Cho một họ (Xi)i∈I(X_i)_{i \in I} các không gian tôpô, không gian tích của họ này là tập hợp tích X=∏i∈IXiX = \prod_{i \in I} X_i được trang bị tôpô là tích của các tôpô của các XiX_i (§ 2, no. 3, Ví dụ 3). Các không gian Xi(i∈I)X_i (i \in I) được gọi là các nhân tử của X.

Theo § 2, no. 3, Mệnh đề 4, tôpô tích trên XX có một cơ sở là tập hợp B\mathfrak{B} gồm các giao hữu hạn của các tập hợp có dạng pr‾i−1(Ui)\overline{\mathrm{pr}}_i^{-1}(U_i), trong đó UiU_i là mở trong XiX_i; các tập hợp này là các tích ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i, trong đó AiA_i là mở trong XiX_i với mỗi i∈Ii \in I và Ai=XiA_i = X_i trừ ra đối với một số hữu hạn chỉ số. Các tập hợp này sẽ được gọi là các tập hợp sơ cấp.

Nếu Bi\mathfrak{B}_i là một cơ sở của tôpô của XiX_i (với mỗi i∈Ii \in I), thì hiển nhiên là các tập hợp sơ cấp ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i sao cho Ai∈BiA_i \in \mathfrak{B}_i với mỗi chỉ số ii mà Ai≠XiA_i \neq X_i tạo thành một cơ sở khác của tôpô tích. Do đó, các tập hợp sơ cấp thuộc kiểu này chứa một điểm đã cho x∈Xx \in X tạo thành một hệ cơ bản các lân cận của xx (§1§ 1, no. 3, Mệnh đề 3).

Nếu II là một tập hợp hữu hạn, phép dựng tôpô tích từ các tôpô của các thừa số XiX_i là đơn giản hơn: các tập hợp sơ cấp chỉ đơn giản là các tích ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i, trong đó AiA_i là một tập con mở bất kỳ của XiX_i, với mỗi i∈Ii \in I (x. Bài tập 9).

Ví dụ

\* Tích Rn\mathbf{R}^n của nn không gian đồng nhất với đường thẳng thực R\mathbf{R} được gọi là không gian số thực nn chiều; R2\mathbf{R}^2 cũng được gọi là mặt phẳng thực (x. Chương VI, § 1). Tương tự, xuất phát từ đường thẳng hữu tỉ Q\mathbf{Q}, ta định nghĩa không gian số hữu tỉ nn chiều Qn\mathbf{Q}^n (mặt phẳng hữu tỉ khi n=2n = 2).

Tôpô của không gian Rn\mathbf{R}^n có một cơ sở là tập hợp mọi tích của nn khoảng mở trong R\mathbf{R}, được gọi là các hộp mở nn chiều. Các hộp mở chứa một điểm x∈Rnx \in \mathbf{R}^n lập thành một hệ cơ bản các lân cận của điểm này. Tương tự, các tích của nn khoảng đóng trong R\mathbf{R} được gọi là các hộp đóng nn chiều. Các hộp đóng mà xx là điểm trong của chúng cũng lập thành một hệ cơ bản các lân cận của xx. Có các kết quả tương tự đối với Qn\mathbf{Q}^n. \

Mệnh đề 1

Cho f=(fi)f = (f_i) là một ánh xạ từ một không gian tôpô YY vào một không gian tích X=∏i∈IXiX = \prod_{i \in I} X_i. Khi đó ff liên tục tại một điểm a∈Ya \in Y nếu và chỉ nếu fif_i liên tục tại aa với mọi i∈Ii \in I.

Vì fi=pri∘ff_i = \mathrm{pr}_i \circ f, đây chỉ là một trường hợp riêng của Mệnh đề 4 của § 2, no. 3.

Hệ quả 1

Cho (Xi)i∈I,(Yi)i∈I(X_i)_{i \in I}, (Y_i)_{i \in I} là hai họ không gian tôpô có cùng tập chỉ số. Với mỗi i∈Ii \in I, cho fif_i là một ánh xạ từ XiX_i vào YiY_i. Để ánh xạ tích f:(xi)→(fi(xi))f : (x_i) \to (f_i(x_i)) từ

∏i∈IXi vaˋo ∏i∈IYi \prod_{i \in I} X_i \text{ vào } \prod_{i \in I} Y_i
liên tục tại một điểm a=(ai)a = (a_i) thì điều kiện cần và đủ là fif_i liên tục tại aia_i với mọi i∈Ii \in I.

f có thể được viết thành x→(fi(pri(x)))x \to (f_i(\mathrm{pr}_i(x))), nên theo Mệnh đề 1 điều kiện là đủ. Ngược lại, với mỗi x∈Ix \in I đặt gxg_x là ánh xạ từ XxX_x vào ∏i∈IXi\prod_{i \in I} X_i sao cho prx(gx(xx))=xx\mathrm{pr}_x(g_x(x_x)) = x_x và pri(gx(xx))=ai\mathrm{pr}_i(g_x(x_x)) = a_i mỗi khi i≠xi \neq x; khi đó gxg_x liên tục tại điểm axa_x, theo Mệnh đề 1. Vì fx=prx∘f∘gxf_x = \mathrm{pr}_x \circ f \circ g_x nên suy ra rằng nếu ff liên tục tại aa, thì fxf_x liên tục tại axa_x.

Hệ quả 2

Cho X,YX, Y là hai không gian tôpô. Để một ánh xạ f:X→Yf : X \to Y là liên tục, điều kiện cần và đủ là ánh xạ g:x→(x,f(x))g : x \to (x, f(x)) là một đồng phôi của XX lên đồ thị GG của ff (được xét như một không gian con của không gian tích X×YX \times Y).

Vì f=pr2∘gf = \mathrm{pr}_2 \circ g, điều kiện là đủ. Nó cũng là cần, vì nếu ff liên tục, thì gg là song ánh và liên tục (Mệnh đề 1) và nghịch đảo của gg là hạn chế của pr1\mathrm{pr}_1 lên GG, ánh xạ này là liên tục (xem Lý thuyết tập hợp, Chương IV, § 2, no. 4, tiêu chuẩn CST 17).

Mệnh đề 2 (Tính kết hợp của các tích tôpô)

Cho (Xi)i∈I(X_i)_{i \in I} là một họ các không gian tôpô, (Jx)x∈K(J_x)_{x \in K} là một phân hoạch của tập hợp II, và với mỗi x∈Kx \in K đặt Xx′=∏i∈JxXiX'_x = \prod_{i \in J_x} X_i là tích của các không gian XiX_i với i∈JKi \in J_K. Khi đó ánh xạ chính tắc của không gian tích*

∏i∈IXi leˆn khoˆng gian tıˊch ∏x∈KXx′ \prod_{i \in I} X_i \text{ lên không gian tích } \prod_{x \in K} X'_x
*là một đồng phôi.

Đây là một trường hợp riêng của tính bắc cầu của các tôpô ban đầu (§\S 2, no. 3, Mệnh đề 5; xem Lý thuyết tập hợp, Chương IV, § 2, no. 4, tiêu chuẩn CST 13).

Nói chung ta đồng nhất các không gian tích ∏i∈IXi\prod_{i \in I} X_i và ∏x∈KXx′\prod_{x \in K} X'_x bằng ánh xạ chính tắc.

Hệ quả

Cho σ\sigma là một phép hoán vị của tập hợp II. Khi đó ánh xạ (xi)→(xσ(i))(x_i) \to (x_{\sigma(i)}) là một đồng phôi của*

∏i∈IXi leˆn ∏i∈IXσ(i). \prod_{i \in I} X_i \text{ lên } \prod_{i \in I} X_{\sigma(i)}.

Lấy K=IK = I và Ji={σ(i)}J_i = \{ \sigma(i) \} với mỗi i∈Ii \in I trong Mệnh đề 2.

Mệnh đề 3

Cho XX là một tập hợp, (Yi)i∈I(Y_i)_{i \in I} là một họ các không gian tôpô, và với mỗi i∈Ii \in I cho fif_i là một ánh xạ từ XX vào YiY_i. Gọi ff là ánh xạ x→(fi(x))x \to (f_i(x)) từ XX vào Y=∏i∈IYiY = \prod_{i \in I} Y_i, và gọi T\mathfrak{T} là tôpô thô nhất trên XX sao cho các ánh xạ fif_i là liên tục. Khi đó T\mathfrak{T} là ảnh ngược theo ff của tôpô cảm sinh trên f(X)f(X) bởi tôpô tích trên YY.

Đây là một trường hợp riêng khác của tính bắc cầu của các tôpô ban đầu (\S\ 2, no. 3, Mệnh đề 5; xem thêm Lý thuyết tập hợp, Chương IV, \S\ 2, no. 4, tiêu chuẩn CST 15).

Hệ quả

Với mỗi i∈Ii \in I gọi AiA_i là một không gian con của YiY_i. Khi đó tôpô cảm sinh trên A=∏i∈IAiA = \prod_{i \in I} A_i bởi tôpô tích trên ∏i∈IYi\prod_{i \in I} Y_i là tích của các tôpô của các không gian con AiA_i.

Gọi jij_i là đơn ánh chính tắc Ai→YiA_i \to Y_i, và áp dụng Mệnh đề 3 cho các ánh xạ fi=ji∘prif_i = j_i \circ \mathrm{pr}_i (xem thêm Lý thuyết tập hợp, Chương IV, \S\ 2, no. 4, tiêu chuẩn CST 14).

2. Tiết diện của một tập hợp mở; tiết diện của một tập hợp đóng; phép chiếu của một tập hợp mở. Tính liên tục bộ phận

Mệnh đề 4

Cho X1,X2X_1, X_2 là hai không gian tôpô; khi đó với mỗi a1∈X1a_1 \in X_1, ánh xạ x2→(a1,x2)x_2 \to (a_1, x_2) là một đồng phôi của X2X_2 lên không gian con {a1}×X2\{a_1\} \times X_2 của X1×X2X_1 \times X_2.

Đây là một trường hợp riêng của Hệ quả 1 của Mệnh đề 1 của no. 1 áp dụng cho hàm hằng x2→a1x_2 \to a_1.

Ánh xạ x2→(a1,x2)x_2 \to (a_1, x_2) là một tiết diện liên tục (\S\ 3, no. 5) đối với quan hệ tương đương pr2z=pr2z′\mathrm{pr}_2 z = \mathrm{pr}_2 z' trên X1×X2X_1 \times X_2; do đó không gian thương của X1×X2X_1 \times X_2 theo quan hệ tương đương này đồng phôi với X2X_2.

Hệ quả

Tiết diện A(x1)A(x_1) của một tập hợp mở (tương ứng, đóng) AA của tích X1×X2X_1 \times X_2 tại một điểm tùy ý x1∈X1(∗)x_1 \in X_1 (*) là mở (tương ứng, đóng) trong X2X_2.

Mệnh đề 5

Phép chiếu của một tập hợp mở UU của tích X1×X2X_1 \times X_2 lên một trong hai nhân tử là một tập hợp mở.

Chẳng hạn, ta có pr2U=⋃x1∈X1U(x1)\mathrm{pr}_2 U = \bigcup_{x_1 \in X_1} U(x_1), và mệnh đề suy ra từ Hệ quả của Mệnh đề 4 và tiên đề (O_1).

Nhận xét 1

Phép chiếu của một tập con đóng của X1×X2X_1 \times X_2 lên một nhân tử không nhất thiết là đóng. Chẳng hạn, trong mặt phẳng hữu tỉ Q2\mathbf{Q}^2, hyperbol có phương trình là x1x2=1x_1 x_2 = 1 là một tập hợp đóng, nhưng cả hai phép chiếu của nó đều bằng phần bù của điểm 0 trong Q\mathbf{Q}, và đây không phải là một tập hợp đóng.

(*) Tiết diện A(x1)A(x_1) của AA tại x1x_1 được hiểu là tập hợp tất cả các x2∈X2x_2 \in X_2 sao cho (x1,x2)∈A(x_1, x_2) \in A (xem Lý thuyết tập hợp R, \S\ 3, no. 7).

Mệnh đề 6

Cho X1,X2,YX_1, X_2, Y là ba không gian tôpô, ff là một ánh xạ từ không gian tích X1×X2X_1 \times X_2 vào YY. Nếu ff liên tục tại điểm (a1,a2)(a_1, a_2) thì ánh xạ bộ phận x2→f(a1,x2)x_2 \to f(a_1, x_2) từ X2X_2 vào YY liên tục tại điểm a2a_2.

Thật vậy, ánh xạ này là hợp thành của ff và ánh xạ x2→(a1,x2)x_2 \to (a_1, x_2); do đó kết quả suy ra từ Mệnh đề 4.

Mệnh đề 6 thường được phát biểu bằng cách nói rằng một hàm liên tục của hai biến là liên tục đối với từng biến một.

Nhận xét 2

Có thể xảy ra trường hợp mọi ánh xạ riêng phần được xác định bởi một ánh xạ f:X1×X2→Yf : X_1 \times X_2 \to Y đều liên tục mà ff không liên tục trên X1×X2X_1 \times X_2 (xem Chương IX, § 5, Bài tập 23). \* Ví dụ nếu ff là ánh xạ từ mặt phẳng thực R2\mathbf{R}^2 vào R\mathbf{R} được xác định bởi

f(x,y)=xy/(x2+y2)neˆˊu(x,y)≠(0,0) f(x, y) = xy/(x^2 + y^2) \quad \text{nếu} \quad (x, y) \neq (0, 0)
và f(0,0)=0f(0, 0) = 0, thì mọi ánh xạ riêng phần đều liên tục; nhưng ff không liên tục tại (0,0)(0, 0), vì f(x,x)=1/2f(x, x) = 1/2 nếu x≠0x \neq 0.

Nếu gg là một ánh xạ từ X1X_1 vào YY, liên tục tại một điểm a1a_1, thì ánh xạ (x1,x2)→g(x1)(x_1, x_2) \to g(x_1) từ X1×X1→YX_1 \times X_1 \to Y là liên tục tại mọi điểm (a1,x2)(a_1, x_2), vì nó là hợp thành của gg và phép chiếu lên X1X_1.

Các kết quả của tiểu mục này dễ dàng được mở rộng cho một tích tùy ý ∏i∈IXi\prod_{i \in I} X_i của các không gian tôpô bằng cách nhận thấy rằng tích này đồng phôi với tích (∏i∈JXi)×(∏i∈KXi)\left( \prod_{i \in J} X_i \right) \times \left( \prod_{i \in K} X_i \right) đối với mọi phân hoạch (J,K)(J, K) của II (no. 1, Mệnh đề 2).

3. Bao đóng trong một tích

Mệnh đề 7

Trong một không gian tích ∏i∈IXi\prod_{i \in I} X_i, bao đóng của một tích các tập hợp ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i cũng chính là tích ∏i∈IA‾i\prod_{i \in I} \overline{A}_i của các bao đóng của chúng.

Giả sử rằng a=(ai)a = (a_i) thuộc bao đóng của ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i; khi đó với mỗi x∈Ix \in I, ax=pr⁡xaa_x = \operatorname{pr}_x a thuộc bao đóng của AxA_x do tính liên tục của pr⁡x\operatorname{pr}_x (§ 2, no. 1, Định lý 1) và vì thế a∈∏i∈IA‾ia \in \prod_{i \in I} \overline{A}_i. Ngược lại, cho b=(bi)∈∏i∈IA‾ib = (b_i) \in \prod_{i \in I} \overline{A}_i, và cho ∏i∈IVi\prod_{i \in I} V_i là một tập hợp sơ cấp bất kỳ chứa bb; với mỗi i∈Ii \in I, ViV_i chứa một điểm xi∈Aix_i \in A_i; do đó ∏i∈IVi\prod_{i \in I} V_i chứa điểm (xi)∈∏i∈IAi(x_i) \in \prod_{i \in I} A_i và vì thế bb thuộc bao đóng của ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i.

Hệ quả

Một tích* ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i của các tập hợp không rỗng là đóng trong không gian tích ∏i∈IXi\prod_{i \in I} X_i khi và chỉ khi AiA_i là đóng trong XiX_i với mỗi i∈Ii \in I.

Nếu II là hữu hạn, thì một tích ∏i∈IAi\prod_{i \in I} A_i là mở với điều kiện AiA_i là mở trong XiX_i với mỗi i∈Ii \in I; nhưng điều này không còn đúng nữa nếu II là vô hạn.

Mệnh đề 8

Cho* a=(ai)a = (a_i) là một điểm bất kỳ của một không gian tích X=∏i∈IXiX = \prod_{i \in I} X_i; khi đó tập hợp DD các điểm x∈Xx \in X sao cho prix=ai\mathrm{pr}_i x = a_i trừ ra với một số hữu hạn chỉ số ii là trù mật trong XX.

Với mỗi x∈Xx \in X và mỗi tập sơ cấp V=∏i∈IUiV = \prod_{i \in I} U_i chứa xx, ta có Ui=XiU_i = X_i trừ ra đối với các chỉ số ii thuộc một tập con hữu hạn JJ của II; nếu ta lấy yi=xiy_i = x_i với i∈Ji \in J và yi=aiy_i = a_i với i∉Ji \notin J, thì hiển nhiên là

y=(yi)∈Dvaˋy∈V; y = (y_i) \in D \quad \text{và} \quad y \in V;
do đó có kết quả.

4. Giới hạn nghịch đảo của các không gian tôpô

Cho II là một tập hợp được sắp thứ tự bộ phận (nhưng không nhất thiết có hướng) (*), trong đó quan hệ thứ tự được viết là α≤β\alpha \leq \beta. Với mỗi α∈I\alpha \in I, cho XαX_\alpha là một không gian tôpô, và với mỗi cặp (α,β)(\alpha, \beta) sao cho α≤β\alpha \leq \beta cho fαβf_{\alpha \beta} là một ánh xạ từ XβX_\beta vào XαX_\alpha. Ta nói rằng (Xα,fαβ)(X_\alpha, f_{\alpha \beta}) là một hệ ngược các không gian tôpô nếu: 1) (Xα,fαβ)(X_\alpha, f_{\alpha \beta}) là một hệ ngược các tập hợp; 2) fαβf_{\alpha \beta} là một ánh xạ liên tục mỗi khi α≤β\alpha \leq \beta. Ký hiệu XX là tập hợp lim←⁡Xα\varprojlim X_\alpha, và với mỗi α∈I\alpha \in I cho fαf_\alpha là ánh xạ chính tắc X→XαX \to X_\alpha; khi đó tôpô thô nhất trên XX mà đối với nó các fαf_\alpha đều liên tục được gọi là giới hạn ngược (đối với các fαβf_{\alpha \beta}) của các tôpô của XαX_\alpha, và tập hợp XX với tôpô này được gọi là giới hạn ngược của hệ ngược các không gian tôpô (Xα,fαβ)(X_\alpha, f_{\alpha \beta}). Mỗi khi ta nói đến lim←⁡Xα\varprojlim X_\alpha như một không gian tôpô, luôn luôn phải hiểu rằng tôpô của không gian này là giới hạn ngược của các tôpô của XαX_\alpha, trừ khi điều ngược lại được nói rõ ràng.

Tập hợp XX là tập con của tích ∏α∈IXα\prod_{\alpha \in I} X_\alpha gồm những điểm xx sao cho

(1)(1)
prα(x)=fαβ(prβ(x)) \mathrm{pr}_\alpha(x) = f_{\alpha \beta}(\mathrm{pr}_\beta(x))
mỗi khi α≤β\alpha \leq \beta. Theo Mệnh đề 3 của no. 1 suy ra rằng giới hạn ngược của các tôpô của các XαX_\alpha cũng chính là tôpô cảm sinh trên XX bởi tôpô của không gian tích ∏α∈IXα\prod_{\alpha \in I} X_\alpha. Nếu, với mỗi α∈I\alpha \in I, YαY_\alpha là

() Nghĩa là, một tập hợp được trang bị một quan hệ phản xạ và bắc cầu (Lý thuyết tập hợp* R, § 6, no. 1).

Cho (Xα′,fαβ′)(X'_\alpha, f'_{\alpha\beta}) là một hệ ngược khác của các không gian tôpô được đánh chỉ số bởi cùng tập hợp II, và với mỗi α∈I\alpha \in I cho uα:Xα→Xα′u_\alpha : X_\alpha \to X'_\alpha là một ánh xạ liên tục sao cho (uα)(u_\alpha) là một hệ ngược các ánh xạ; khi đó u=lim←⁡uαu = \varprojlim u_\alpha là một ánh xạ liên tục từ X=lim←⁡XαX = \varprojlim X_\alpha vào X′=lim←⁡Xα′X' = \varprojlim X'_\alpha. Thật vậy, nếu fα′f'_\alpha là ánh xạ chính tắc X′→Xα′X' \to X'_\alpha, ta có fα′∘u=uα∘fαf'_\alpha \circ u = u_\alpha \circ f_\alpha, do đó fα′∘uf'_\alpha \circ u là liên tục với mọi α∈I\alpha \in I, và mệnh đề suy ra từ Mệnh đề 4 của § 2, no. 3.

Cuối cùng, giả sử II là một tập hợp có hướng, và cho JJ là một tập con đồng tận của II; gọi ZZ là giới hạn ngược của hệ ngược các không gian tôpô (Xα,fαβ)α∈J,β∈J(X_\alpha, f_{\alpha\beta})_{\alpha \in J, \beta \in J}. Khi đó song ánh chính tắc g:X→Zg : X \to Z (Lý thuyết tập hợp, Chương III, § 7, no. 2, mệnh đề 3) là một đồng phôi. Thật vậy, ta có prλ(g(x))=prλ(x)\mathrm{pr}_\lambda(g(x)) = \mathrm{pr}_\lambda(x) với mọi λ∈J\lambda \in J; do đó gg liên tục (no. 1, Mệnh đề 1); và nếu hh là ánh xạ nghịch đảo của gg, thì với mọi α∈I\alpha \in I tồn tại λ∈J\lambda \in J sao cho α≤λ\alpha \leq \lambda, và vì thế prα(h(z))=fαλ(prλ(z))\mathrm{pr}_\alpha(h(z)) = f_{\alpha\lambda}(\mathrm{pr}_\lambda(z)), điều này cho thấy hh liên tục (no. 1, Mệnh đề 1), vì các fαλf_{\alpha\lambda} là liên tục.

Mệnh đề 9

Cho II là một tập có hướng và JJ là một tập con đồng cuối của II. Cho (Xα,fαβ)(X_\alpha, f_{\alpha\beta}) là một hệ ngược các không gian tôpô được đánh chỉ số bởi II; đặt X=lim←⁡XαX = \varprojlim X_\alpha và gọi fα:X→Xαf_\alpha : X \to X_\alpha là ánh xạ chính tắc. Khi đó họ các tập hợp fα−1(Uα)f^{-1}_\alpha(U_\alpha), trong đó α\alpha chạy qua JJ và UαU_\alpha chạy qua một cơ sở Bα\mathfrak{B}_\alpha của tôpô của XαX_\alpha với mỗi α∈J\alpha \in J, là một cơ sở của tôpô của XX.

Từ § 2, no. 3 ta biết rằng các giao hữu hạn của các tập hợp dạng fα−1(Uα)f^{-1}_\alpha(U_\alpha) (α∈I,Uα\alpha \in I, U_\alpha mở trong XαX_\alpha) tạo thành một cơ sở của tôpô của XX. Nếu (αi)1≤i≤n(\alpha_i)_{1 \leq i \leq n} là một họ hữu hạn các chỉ số của II, thì tồn tại γ∈J\gamma \in J sao cho αi≤γ\alpha_i \leq \gamma với 1≤i≤n1 \leq i \leq n; do đó fαi=fαiγ∘fγf_{\alpha_i} = f_{\alpha_i\gamma} \circ f_\gamma; nếu đặt

Vγ=⋂ifαiγ−1(Uαi), V_\gamma = \bigcap_i f^{-1}_{\alpha_i\gamma}(U_{\alpha_i}),

thì ta có

fγ−1(Vγ)=⋂ifαi−1(Uαi); f^{-1}_\gamma(V_\gamma) = \bigcap_i f^{-1}_{\alpha_i}(U_{\alpha_i});

nhưng VγV_\gamma là mở và vì vậy là một hợp của các tập hợp thuộc Bγ\mathfrak{B}_\gamma. Suy ra kết quả.

Hệ quả

Cho AA là một tập con của XX và gọi AαA_\alpha là fα(A)f_\alpha(A) với mỗi α∈I\alpha \in I. Khi đó:

(i) Các AαA_\alpha (tương ứng, các A‾α\overline{A}_\alpha) tạo thành một hệ ngược các tập con của các XαX_\alpha, và

A‾=⋂αfα−1(A‾α)=lim←⁡A‾α. \overline{A} = \bigcap_\alpha f^{-1}_\alpha(\overline{A}_\alpha) = \varprojlim \overline{A}_\alpha.

(ii) Nếu AA đóng trong XX, thì A=lim←⁡Aα=lim←⁡A‾αA = \varprojlim A_\alpha = \varprojlim \overline{A}_\alpha.

Mệnh đề thứ nhất của (i) suy ra từ các hệ thức fα=fαβ∘fβf_\alpha = f_{\alpha\beta} \circ f_\beta với α≤β\alpha \leq \beta và từ tính liên tục của các fαβf_{\alpha\beta} (§ 2, no. 1, Định lý 1). Ký hiệu A′A' là

⋂αf‾α(A‾α); \bigcap_\alpha \overline{f}_\alpha(\overline{A}_\alpha);
khi đó hiển nhiên A′A' là đóng và chứa AA, nên A‾⊂A′\overline{A} \subset A'. Ngược lại, giả sử x∈A′x \in A'; ta phải chứng minh rằng xx thuộc bao đóng của AA. Theo Mệnh đề 9, chỉ cần chứng minh rằng mọi lân cận của xx có dạng f‾α(Uα)\overline{f}_\alpha(U_\alpha), với α∈I\alpha \in I và UαU_\alpha mở trong XαX_\alpha, đều giao với AA. Thật vậy, theo giả thiết, fα(x)∈Uαf_\alpha(x) \in U_\alpha, và vì fα(x)∈A‾f_\alpha(x) \in \overline{A} nên ta có Uα∩Aα≠∅U_\alpha \cap A_\alpha \neq \varnothing, điều đó có nghĩa là A∩f‾α(Uα)A \cap \overline{f}_\alpha(U_\alpha) không rỗng.

Để thiết lập (ii), chỉ cần nhận xét rằng, không có bất kỳ hạn chế nào trên AA, ta có A⊂lim⁡Aα⊂lim⁡A‾αA \subset \lim A_\alpha \subset \lim \overline{A}_\alpha; bây giờ nếu AA là đóng, thì theo (i)

A=lim⁡A‾α A = \lim \overline{A}_\alpha
và (ii) suy ra.

Ví dụ

Cho II là một tập có hướng và (Xα)α∈I(X_\alpha)_{\alpha \in I} là một họ các tập con của một tập hợp YY, sao cho Xα⊃XβX_\alpha \supset X_\beta mỗi khi α≤β\alpha \leq \beta. Với mỗi α∈I\alpha \in I cho Tα\mathfrak{T}_\alpha là một tôpô trên XαX_\alpha sao cho Tβ\mathfrak{T}_\beta mịn hơn tôpô cảm sinh trên XβX_\beta bởi Tα\mathfrak{T}_\alpha mỗi khi α≤β\alpha \leq \beta. Nếu lấy fαβf_{\alpha\beta} là đơn ánh chính tắc Xβ→XαX_\beta \to X_\alpha đối với α≤β\alpha \leq \beta, thì lim⁡Xα\lim X_\alpha có thể được đồng nhất một cách chính tắc với giao XX của các XαX_\alpha, được trang bị tôpô là cận trên bé nhất (§ 2, no. 3, Ví dụ 2) của các tôpô cảm sinh trên XX bởi các Tα\mathfrak{T}_\alpha.

Bài tập

Xem các bài tập của § 4.

Machine translation of the English, by gpt-5.4, against glossary version 34. Not checked by a person.