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4. 拓扑乘积空间
1. Product spaces
给定拓扑空间的族( X i ) i ∈ I (X_i)_{i \in I} ( X i ) i ∈ I ,该族的乘积空间是乘积集合X = ∏ i ∈ I X i X = \prod_{i \in I} X_i X = ∏ i ∈ I X i ,拓扑是X i X_i X i 拓扑的乘积(§ 2, no. 3, 例3)。 空间 X i ( i ∈ I ) X_i (i \in I) X i ( i ∈ I ) 称为 X 的因子。
引用了 4 引用了 例 3, I § 2 , 命题 4, I § 2 , 命题 3 , 习题 9, § 4
By virtue of § 2, no. 3, Proposition 4, the product topology on X X X has as a base the set B \mathfrak{B} B of finite intersections of sets of the form p r ‾ i − 1 ( U i ) \overline{\mathrm{pr}}_i^{-1}(U_i) pr i − 1 ( U i ) , where U i U_i U i is open in X i X_i X i ; these sets are products ∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i , where A i A_i A i is open in X i X_i X i for each i ∈ I i \in I i ∈ I and A i = X i A_i = X_i A i = X i for all but a finite number of indices. 这些集合将被称为基本集合。
如果B i \mathfrak{B}_i B i 是X i X_i X i 的拓扑的基(对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ),很明显,对于每个指标i i i ,初等集合∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i 使得A i ∈ B i A_i \in \mathfrak{B}_i A i ∈ B i 使得A i ≠ X i A_i \neq X_i A i = X i 形式另一个基共乘积拓扑。这个型的基本集合,其中包含给定点x ∈ X x \in X x ∈ X ,因此形式是x x x 的邻域的基本系统(§ 1 § 1 §1 ,no. 3, 命题3)。
如果I I I 是有限集合,则因子X i X_i X i 拓扑中乘积拓扑的构造更简单:初等集合只是乘积∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i ,其中A i A_i A i 是任何开路X i X_i X i 中的子集,每个 i ∈ I i \in I i ∈ I (cf. 习题 9)。
\* n n n 空间乘积 R n \mathbf{R}^n R n 与实直线 R \mathbf{R} R 相同,称为 n n n 维数实数空间; R 2 \mathbf{R}^2 R 2 也称为实平面(cf.章VI, § 1)。同样,从有理线Q \mathbf{Q} Q 开始,我们定义n n n 维数Q n \mathbf{Q}^n Q n 的有理数空间(n = 2 n = 2 n = 2 的有理平面)。
空间 R n \mathbf{R}^n R n 中的拓扑在R \mathbf{R} R 中具有n n n 所有乘积中的基集合,称为n n n 维数的开箱。打开的盒子是包含点x ∈ R n x \in \mathbf{R}^n x ∈ R n 形式这个点的邻域的基本系统。同样,R \mathbf{R} R 中n n n 闭区间的乘积称为n n n 维数的闭箱。 x x x 内部的封闭盒子也是形式 x x x 邻域的基本系统。 Q n \mathbf{Q}^n Q n 也有类似的结果。 \
引用了 1 引用了 VI § 1. REAL NUMBER SPACE $\mathbf{R}^n$
Let f = ( f i ) f = (f_i) f = ( f i ) be a mapping of a topological space Y Y Y into a product space X = ∏ i ∈ I X i X = \prod_{i \in I} X_i X = ∏ i ∈ I X i . 那么f f f 在点a ∈ Y a \in Y a ∈ Y 连续当且仅当f i f_i f i 对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I 在a a a 连续。
引用了 1 · 被以下引用 11 引用了 命题 4, I § 2
被以下引用 命题 5, I § 10 , § 4. 拓扑乘积空间 , 推论 1 , 推论 2 , 命题 2, I § 8 , 定理 2, II § 3 , 定理 2, II § 4 , 命题 25, III § 2 , 注, III § 6 , 命题 1, III § 6 , 命题 5, VI § 1
从 f i = p r i ∘ f f_i = \mathrm{pr}_i \circ f f i = pr i ∘ f 开始,这只是 § 2, no. 3 的命题 4 的特例。
令( X i ) i ∈ I , ( Y i ) i ∈ I (X_i)_{i \in I}, (Y_i)_{i \in I} ( X i ) i ∈ I , ( Y i ) i ∈ I 为拓扑空间的两个族,且集合与指标相同。对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令f i f_i f i 为X i X_i X i 到Y i Y_i Y i 的映射。在阶中乘积映射 f : ( x i ) → ( f i ( x i ) ) f : (x_i) \to (f_i(x_i)) f : ( x i ) → ( f i ( x i ))
∏ i ∈ I X i into ∏ i ∈ I Y i
\prod_{i \in I} X_i \text{ into } \prod_{i \in I} Y_i
i ∈ I ∏ X i into i ∈ I ∏ Y i 应在点
a = ( a i ) a = (a_i) a = ( a i ) 连续 对于每个
i ∈ I i \in I i ∈ I ,
f i f_i f i 在
a i a_i a i 连续是必要且充分的。
引用了 1 · 被以下引用 5 引用了 命题 1
被以下引用 命题 4 , 推论, I § 5 , 定理 2, II § 4 , III § 2. 子群、商群、同态、均质空间、乘积群 , 命题 25, III § 2
f 可以写成 x → ( f i ( p r i ( x ) ) ) x \to (f_i(\mathrm{pr}_i(x))) x → ( f i ( pr i ( x ))) ,因此命题 1 条件就足够了。相反,对于每个x ∈ I x \in I x ∈ I ,令g x g_x g x 为X x X_x X x 到∏ i ∈ I X i \prod_{i \in I} X_i ∏ i ∈ I X i 的映射,使得每当i ≠ x i \neq x i = x 时,p r x ( g x ( x x ) ) = x x \mathrm{pr}_x(g_x(x_x)) = x_x pr x ( g x ( x x )) = x x 和p r i ( g x ( x x ) ) = a i \mathrm{pr}_i(g_x(x_x)) = a_i pr i ( g x ( x x )) = a i ;那么g x g_x g x 在点a x a_x a x 连续命题1。从f x = p r x ∘ f ∘ g x f_x = \mathrm{pr}_x \circ f \circ g_x f x = pr x ∘ f ∘ g x 开始,如果f f f 在a a a 连续,那么f x f_x f x 在a x a_x a x 连续。
令X , Y X, Y X , Y 为两个拓扑空间。在阶中,映射f : X → Y f : X \to Y f : X → Y 应该是连续的,映射g : x → ( x , f ( x ) ) g : x \to (x, f(x)) g : x → ( x , f ( x )) 是X X X 同胚到f f f 的图G G G (视为子空间)是充分必要的乘积空间X × Y X \times Y X × Y )。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 E IV § 2. 态射和导出结构 , 命题 1
被以下引用 命题 5, I § 10
由于f = p r 2 ∘ g f = \mathrm{pr}_2 \circ g f = pr 2 ∘ g ,条件就足够了。这也是必要的,因为如果 f f f 是连续的,则 g g g 是双射且连续的 (命题 1),并且 g g g 的逆是 p r 1 \mathrm{pr}_1 pr 1 到 G G G 的限制,它是连续的 (cf. 集合理论 , 章 IV, § 2, no. 4,标准 CST 17)。
命题 2(拓扑乘积的结合性) 0B2C
令( X i ) i ∈ I (X_i)_{i \in I} ( X i ) i ∈ I 为集合I I I 的拓扑空间、( J x ) x ∈ K (J_x)_{x \in K} ( J x ) x ∈ K 划分族,对于每个x ∈ K x \in K x ∈ K 令X x ′ = ∏ i ∈ J x X i X'_x = \prod_{i \in J_x} X_i X x ′ = ∏ i ∈ J x X i 为空间X i X_i X i 的乘积 i ∈ J K i \in J_K i ∈ J K 。那么典范映射共乘积空间*
∏ i ∈ I X i onto the product space ∏ x ∈ K X x ′
\prod_{i \in I} X_i \text{ onto the product space } \prod_{x \in K} X'_x
i ∈ I ∏ X i onto the product space x ∈ K ∏ X x ′ *是同胚。
引用了 2 · 被以下引用 4 引用了 E IV § 2. 态射和导出结构 , 命题 5, I § 2
被以下引用 推论 , 注 2 , III § 2. 子群、商群、同态、均质空间、乘积群 , 命题 25, III § 2
这是初始拓扑传递性的特例(§ \S § 2、no. 3、命题 5;cf. 集合理论 、章 IV, § 2, no. 4,标准 CST 13)。
一般我们通过典范映射*认同*乘积空间∏ i ∈ I X i \prod_{i \in I} X_i ∏ i ∈ I X i 和∏ x ∈ K X x ′ \prod_{x \in K} X'_x ∏ x ∈ K X x ′ 。
设σ \sigma σ 为集合I I I 中的置换。那么映射 ( x i ) → ( x σ ( i ) ) (x_i) \to (x_{\sigma(i)}) ( x i ) → ( x σ ( i ) ) 是*的同胚
∏ i ∈ I X i onto ∏ i ∈ I X σ ( i ) .
\prod_{i \in I} X_i \text{ onto } \prod_{i \in I} X_{\sigma(i)}.
i ∈ I ∏ X i onto i ∈ I ∏ X σ ( i ) .
引用了 1 引用了 命题 2(拓扑乘积的结合性)
对命题 2 中的每个i ∈ I i \in I i ∈ I 取K = I K = I K = I 和J i = { σ ( i ) } J_i = \{ \sigma(i) \} J i = { σ ( i )} 。
令X X X 为集合,( Y i ) i ∈ I (Y_i)_{i \in I} ( Y i ) i ∈ I 为空间的拓扑族,对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令f i f_i f i 为X X X 到Y i Y_i Y i 的映射。令f f f 为X X X 到Y = ∏ i ∈ I Y i Y = \prod_{i \in I} Y_i Y = ∏ i ∈ I Y i 的映射x → ( f i ( x ) ) x \to (f_i(x)) x → ( f i ( x )) ,并令T \mathfrak{T} T 为X X X 上最粗糙的拓扑,其中映射f i f_i f i 是连续的。那么 T \mathfrak{T} T 是逆像在拓扑的f f f 下,f ( X ) f(X) f ( X ) 由乘积拓扑在Y Y Y 诱发。
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 命题 5
被以下引用 § 4. 拓扑乘积空间 , 定义 1 , 推论 , 推论 1, I § 8
这是初始拓扑传递性的另一个特例(\S\ 2, no. 3, 命题 5; cf. 集合理论, 章 IV, \S\ 2, no. 4, 准则 CST 15)。
对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令A i A_i A i 为Y i Y_i Y i 的子空间。那么乘积拓扑在∏ i ∈ I Y i \prod_{i \in I} Y_i ∏ i ∈ I Y i 上在A = ∏ i ∈ I A i A = \prod_{i \in I} A_i A = ∏ i ∈ I A i 上诱导拓扑是子空间A i A_i A i 拓扑的乘积。
引用了 1 引用了 命题 3
令j i j_i j i 为典范嵌入A i → Y i A_i \to Y_i A i → Y i ,应用命题3至映射f i = j i ∘ p r i f_i = j_i \circ \mathrm{pr}_i f i = j i ∘ pr i (cf.集合理论,章IV,\S\2,no. 4,标准 CST 14)。
2. 截面开集合; 截面已关闭集合;开放的投影集合。部分连续性
设X 1 , X 2 X_1, X_2 X 1 , X 2 为两个拓扑空间;那么对于每个a 1 ∈ X 1 a_1 \in X_1 a 1 ∈ X 1 ,映射x 2 → ( a 1 , x 2 ) x_2 \to (a_1, x_2) x 2 → ( a 1 , x 2 ) 是X 2 X_2 X 2 到X 1 × X 2 X_1 \times X_2 X 1 × X 2 的子空间{ a 1 } × X 2 \{a_1\} \times X_2 { a 1 } × X 2 的同胚。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 推论 1
被以下引用 命题 6 , 命题 7, I § 8
这是命题 1 of no. 1 的推论 1 应用于常数函数 x 2 → a 1 x_2 \to a_1 x 2 → a 1 的特殊情况。
映射 x 2 → ( a 1 , x 2 ) x_2 \to (a_1, x_2) x 2 → ( a 1 , x 2 ) 是关于 X 1 × X 2 X_1 \times X_2 X 1 × X 2 中的等价关系 p r 2 z = p r 2 z ′ \mathrm{pr}_2 z = \mathrm{pr}_2 z' pr 2 z = pr 2 z ′ 的*连续截面* (\S\ 3, no. 5);因此,等价关系的商空间X 1 × X 2 X_1 \times X_2 X 1 × X 2 同胚于X 2 X_2 X 2 。
截面 A ( x 1 ) A(x_1) A ( x 1 ) 开(或闭) 集合 A A A 或乘积 X 1 × X 2 X_1 \times X_2 X 1 × X 2 在任意点 x 1 ∈ X 1 ( ∗ ) x_1 \in X_1 (*) x 1 ∈ X 1 ( ∗ ) 在 X 2 X_2 X 2 开(或闭)。
被以下引用 2 被以下引用 命题 5 , 推论 1, II § 1
对于例,我们有 p r 2 U = ⋃ x 1 ∈ X 1 U ( x 1 ) \mathrm{pr}_2 U = \bigcup_{x_1 \in X_1} U(x_1) pr 2 U = ⋃ x 1 ∈ X 1 U ( x 1 ) ,并且命题由命题 4 的推论和公理 (O_1) 得出。
设X 1 , X 2 , Y X_1, X_2, Y X 1 , X 2 , Y 为乘积空间X 1 × X 2 X_1 \times X_2 X 1 × X 2 到Y Y Y 的三个拓扑空间、f f f 映射。如果f f f 在点( a 1 , a 2 ) (a_1, a_2) ( a 1 , a 2 ) 连续,则X 2 X_2 X 2 到Y Y Y 的部分映射x 2 → f ( a 1 , x 2 ) x_2 \to f(a_1, x_2) x 2 → f ( a 1 , x 2 ) 在点a 2 a_2 a 2 连续。
引用了 1 引用了 命题 4
对于这个映射是f f f 和映射x 2 → ( a 1 , x 2 ) x_2 \to (a_1, x_2) x 2 → ( a 1 , x 2 ) 的合成;因此结果是从命题 4 得出的。
命题 6 通常用说来表示,两个变量的连续函数对于它们中的每一个来说都是连续的。
3. 乘积关闭
假设a = ( a i ) a = (a_i) a = ( a i ) 位于∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i 的闭包内;那么对于每个x ∈ I x \in I x ∈ I ,由于pr x \operatorname{pr}_x pr x (§ 2, no. 1,定理 1)的连续性,a x = pr x a a_x = \operatorname{pr}_x a a x = pr x a 位于A x A_x A x 的闭包中,因此a ∈ ∏ i ∈ I A ‾ i a \in \prod_{i \in I} \overline{A}_i a ∈ ∏ i ∈ I A i 。相反,令b = ( b i ) ∈ ∏ i ∈ I A ‾ i b = (b_i) \in \prod_{i \in I} \overline{A}_i b = ( b i ) ∈ ∏ i ∈ I A i ,并令∏ i ∈ I V i \prod_{i \in I} V_i ∏ i ∈ I V i 为任意初等集合包含b b b ;对于每个 i ∈ I i \in I i ∈ I 、V i V_i V i 包含点 x i ∈ A i x_i \in A_i x i ∈ A i ;因此∏ i ∈ I V i \prod_{i \in I} V_i ∏ i ∈ I V i 包含点( x i ) ∈ ∏ i ∈ I A i (x_i) \in \prod_{i \in I} A_i ( x i ) ∈ ∏ i ∈ I A i ,因此b b b 位于∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i 的闭包中。
如果 I I I 是*有限*,则乘积 ∏ i ∈ I A i \prod_{i \in I} A_i ∏ i ∈ I A i 开,前提是对于每个 i ∈ I i \in I i ∈ I ,A i A_i A i 在 X i X_i X i 中开;但如果 I I I 是无限的,情况就不再如此。
令*a = ( a i ) a = (a_i) a = ( a i ) *为乘积空间*X = ∏ i ∈ I X i X = \prod_{i \in I} X_i X = ∏ i ∈ I X i 中的任意点; 然后点 x ∈ X x \in X x ∈ X 的集合 D D D 这样 p r i x = a i \mathrm{pr}_i x = a_i pr i x = a i 除了指标 i i i 的有限数是稠密的 X X X 。
被以下引用 2 被以下引用 命题 8, I § 11 , 命题 25, III § 2
对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X 和每个基本集合V = ∏ i ∈ I U i V = \prod_{i \in I} U_i V = ∏ i ∈ I U i 其中包含x x x ,我们有U i = X i U_i = X_i U i = X i ,除了指标i i i 属于到有限子集J J J I I I ;如果我们用y i = x i y_i = x_i y i = x i 代表i ∈ J i \in J i ∈ J ,用y i = a i y_i = a_i y i = a i 代表i ∉ J i \notin J i ∈ / J ,很明显
y = ( y i ) ∈ D and y ∈ V ;
y = (y_i) \in D \quad \text{and} \quad y \in V;
y = ( y i ) ∈ D and y ∈ V ; 因此结果。
4. 拓扑逆极限空间
令I I I 为偏序(但不一定有向)集合(),其中序关系写为α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 。对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令X α X_\alpha X α 为拓扑空间,对于每个对( α , β ) (\alpha, \beta) ( α , β ) ,使得α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 令f α β f_{\alpha \beta} f α β 为X β X_\beta X β 到X α X_\alpha X α 的映射。我们说( X α , f α β ) (X_\alpha, f_{\alpha \beta}) ( X α , f α β ) 是拓扑空间 的*逆系,如果: 1) ( X α , f α β ) (X_\alpha, f_{\alpha \beta}) ( X α , f α β ) 是集合*的*逆系; 2) 每当 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 时,f α β f_{\alpha \beta} f α β 都是*连续* 映射。令X X X 表示集合l i m ← X α \varprojlim X_\alpha lim X α ,对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令f α f_\alpha f α 为典范映射X → X α X \to X_\alpha X → X α ;那么X X X 上的*粗略*拓扑(其中f α f_\alpha f α 是连续的)被认为是X α X_\alpha X α 拓扑的*逆极限*(相对于f α β f_{\alpha \beta} f α β ),并且集合X X X 与此拓扑称为拓扑空间*( X α , f α β ) (X_\alpha, f_{\alpha \beta}) ( X α , f α β ) 的逆系*逆极限。每当我们将l i m ← X α \varprojlim X_\alpha lim X α 称为拓扑空间时,总是可以理解,这个空间的拓扑是X α X_\alpha X α 拓扑的逆极限,除非明确指出相反。
集合 X X X 是点 x x x 中乘积 ∏ α ∈ I X α \prod_{\alpha \in I} X_\alpha ∏ α ∈ I X α 由……组成的子集,使得
p r α ( x ) = f α β ( p r β ( x ) )
\mathrm{pr}_\alpha(x) = f_{\alpha \beta}(\mathrm{pr}_\beta(x))
pr α ( x ) = f α β ( pr β ( x )) 每当α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 时。 It follows from Proposition 3 of no. 1 that the inverse limit of the topologies of the X α X_\alpha X α is the same as the topology induced on X X X by the topology of the product space ∏ α ∈ I X α \prod_{\alpha \in I} X_\alpha ∏ α ∈ I X α . 如果对于每个 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,Y α Y_\alpha Y α 是
() 即,集合赋予自反和及物关系( 集合理论* R,§ 6, no. 1)。
X α X_\alpha X α 的子空间,使得 X α X_\alpha X α 的 Y α Y_\alpha Y α 形式子集* 的 逆系 ( 集合理论* 章 III, , n° 2),那么很明显,拓扑空间 l i m ← Y α \varprojlim Y_\alpha lim Y α 是 l i m ← X α \varprojlim X_\alpha lim X α 的 子空间
令( X α ′ , f α β ′ ) (X'_\alpha, f'_{\alpha\beta}) ( X α ′ , f α β ′ ) 为拓扑空间的另一个逆系,由相同的集合I I I 索引,并且对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 令u α : X α → X α ′ u_\alpha : X_\alpha \to X'_\alpha u α : X α → X α ′ 为*连续*映射,使得( u α ) (u_\alpha) ( u α ) 为*逆系共映射*;那么u = l i m ← u α u = \varprojlim u_\alpha u = lim u α 是X = l i m ← X α X = \varprojlim X_\alpha X = lim X α 到X ′ = l i m ← X α ′ X' = \varprojlim X'_\alpha X ′ = lim X α ′ 的连续映射。因为如果f α ′ f'_\alpha f α ′ 是典范映射X ′ → X α ′ X' \to X'_\alpha X ′ → X α ′ ,我们有f α ′ ∘ u = u α ∘ f α f'_\alpha \circ u = u_\alpha \circ f_\alpha f α ′ ∘ u = u α ∘ f α ,因此f α ′ ∘ u f'_\alpha \circ u f α ′ ∘ u 对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 都是连续的,并且断言从§ 2, no. 3的命题4开始。
最后,假设I I I 是一个*有向*集合,并令J J J 是I I I 的*共最终*子集;设Z Z Z 为拓扑空间( X α , f α β ) α ∈ J , β ∈ J (X_\alpha, f_{\alpha\beta})_{\alpha \in J, \beta \in J} ( X α , f α β ) α ∈ J , β ∈ J 逆系逆极限。那么规范的双射 g : X → Z g : X \to Z g : X → Z (集合理论 , 章 III, § 7, no. 2, 命题 3) 是一个*同胚*。因为每个 λ ∈ J \lambda \in J λ ∈ J 都有 p r λ ( g ( x ) ) = p r λ ( x ) \mathrm{pr}_\lambda(g(x)) = \mathrm{pr}_\lambda(x) pr λ ( g ( x )) = pr λ ( x ) ;因此 g g g 是连续的 (no. 1, 命题 1);如果h h h 是g g g 的倒数,那么对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,存在λ ∈ J \lambda \in J λ ∈ J 使得α ≤ λ \alpha \leq \lambda α ≤ λ ,因此存在p r α ( h ( z ) ) = f α λ ( p r λ ( z ) ) \mathrm{pr}_\alpha(h(z)) = f_{\alpha\lambda}(\mathrm{pr}_\lambda(z)) pr α ( h ( z )) = f α λ ( pr λ ( z )) ,这表明h h h 是连续的(no. 1,命题1),因为f α λ f_{\alpha\lambda} f α λ 是连续的。
令I I I 为有向集合,并且J J J 是I I I 的并列子集。令( X α , f α β ) (X_\alpha, f_{\alpha\beta}) ( X α , f α β ) 为由I I I 索引的拓扑空间的逆系;设 X = l i m ← X α X = \varprojlim X_\alpha X = lim X α 并设 f α : X → X α f_\alpha : X \to X_\alpha f α : X → X α 为典范映射。那么集合f α − 1 ( U α ) f^{-1}_\alpha(U_\alpha) f α − 1 ( U α ) 的族,其中α \alpha α 贯穿J J J ,U α U_\alpha U α 贯穿X α X_\alpha X α 的拓扑的基B α \mathfrak{B}_\alpha B α ,对于每个α ∈ J \alpha \in J α ∈ J ,是基拓扑共 X X X 。
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 I § 2. 连续函数
被以下引用 推论 , 命题 10, II § 2 , 推论 3, III § 7 , 命题 2, III § 7
从§ 2, no. 3我们知道形式f α − 1 ( U α ) f^{-1}_\alpha(U_\alpha) f α − 1 ( U α ) 集合*有限交*(α ∈ I , U α \alpha \in I, U_\alpha α ∈ I , U α 在X α X_\alpha X α 开)X X X 拓扑形式基。如果( α i ) 1 ≤ i ≤ n (\alpha_i)_{1 \leq i \leq n} ( α i ) 1 ≤ i ≤ n 是I I I 的指标的有限族,则存在γ ∈ J \gamma \in J γ ∈ J 使得α i ≤ γ \alpha_i \leq \gamma α i ≤ γ 对于1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ;因此f α i = f α i γ ∘ f γ f_{\alpha_i} = f_{\alpha_i\gamma} \circ f_\gamma f α i = f α i γ ∘ f γ ;如果我们把
V γ = ⋂ i f α i γ − 1 ( U α i ) ,
V_\gamma = \bigcap_i f^{-1}_{\alpha_i\gamma}(U_{\alpha_i}),
V γ = i ⋂ f α i γ − 1 ( U α i ) ,
那么我们有
f γ − 1 ( V γ ) = ⋂ i f α i − 1 ( U α i ) ;
f^{-1}_\gamma(V_\gamma) = \bigcap_i f^{-1}_{\alpha_i}(U_{\alpha_i});
f γ − 1 ( V γ ) = i ⋂ f α i − 1 ( U α i ) ;
但V γ V_\gamma V γ 是开放的,因此是集合属于到B γ \mathfrak{B}_\gamma B γ 的并。于是就有了这样的结果。
(i) The A α A_\alpha A α (resp. the A ‾ α \overline{A}_\alpha A α ) form an inverse system of subsets of the X α X_\alpha X α , and
A ‾ = ⋂ α f α − 1 ( A ‾ α ) = l i m ← A ‾ α .
\overline{A} = \bigcap_\alpha f^{-1}_\alpha(\overline{A}_\alpha) = \varprojlim \overline{A}_\alpha.
A = α ⋂ f α − 1 ( A α ) = lim A α .
(ii) 如果 A A A 在 X X X 、A = l i m ← A α = l i m ← A ‾ α A = \varprojlim A_\alpha = \varprojlim \overline{A}_\alpha A = lim A α = lim A α 内关闭。
(i) 的第一个断言由 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 的关系 f α = f α β ∘ f β f_\alpha = f_{\alpha\beta} \circ f_\beta f α = f α β ∘ f β 以及f α β f_{\alpha\beta} f α β (§ 2, no. 1, 定理 1) 的连续性得出。让 A ′ A' A ′ 表示
⋂ α f ‾ α ( A ‾ α ) ;
\bigcap_\alpha \overline{f}_\alpha(\overline{A}_\alpha);
α ⋂ f α ( A α ) ; 那么显然
A ′ A' A ′ 是闭集,包含
A A A ,所以
A ‾ ⊂ A ′ \overline{A} \subset A' A ⊂ A ′ 。相反,令
x ∈ A ′ x \in A' x ∈ A ′ ;我们必须证明
x x x 位于
A A A 的闭包中。凭借命题 9,足以证明
x x x 的每个邻域,其中形式
f ‾ α ( U α ) \overline{f}_\alpha(U_\alpha) f α ( U α ) ,其中
α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 和
U α U_\alpha U α 在
X α X_\alpha X α 开,满足
A A A 。现在,到假设,
f α ( x ) ∈ U α f_\alpha(x) \in U_\alpha f α ( x ) ∈ U α ,从
f α ( x ) ∈ A ‾ f_\alpha(x) \in \overline{A} f α ( x ) ∈ A 开始,我们有了
U α ∩ A α ≠ ∅ U_\alpha \cap A_\alpha \neq \varnothing U α ∩ A α = ∅ ,这意味着
A ∩ f ‾ α ( U α ) A \cap \overline{f}_\alpha(U_\alpha) A ∩ f α ( U α ) 不为空。
为了建立(ii),注就足够了,在A A A 上没有任何限制,我们有A ⊂ lim A α ⊂ lim A ‾ α A \subset \lim A_\alpha \subset \lim \overline{A}_\alpha A ⊂ lim A α ⊂ lim A α ;现在如果 A A A 是闭合的,那么从 (i)
A = lim A ‾ α
A = \lim \overline{A}_\alpha
A = lim A α (ii)如下。
令I I I 为有向集合,而( X α ) α ∈ I (X_\alpha)_{\alpha \in I} ( X α ) α ∈ I 为子集和集合Y Y Y 的族,这样只要α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 就有X α ⊃ X β X_\alpha \supset X_\beta X α ⊃ X β 。对于每个α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令T α \mathfrak{T}_\alpha T α 在X α X_\alpha X α 上为拓扑,使得每当α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 时,T β \mathfrak{T}_\beta T β 比更细大于拓扑,由T α \mathfrak{T}_\alpha T α 在X β X_\beta X β 上感应。如果我们将α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 的f α β f_{\alpha\beta} f α β 视为典范嵌入X β → X α X_\beta \to X_\alpha X β → X α ,那么lim X α \lim X_\alpha lim X α 可以用X α X_\alpha X α 的*交* X X X 规范地识别,其中拓扑是*最小的T α \mathfrak{T}_\alpha T α 在 X X X 上引发的拓扑的上界* (§ 2, no. 3, 例 2)。
引用了 1 引用了 例 2, I § 2
习题
参见习题为 § 4 。