الأساس (الطوبولوجيا)

في الرياضيات ، الأساس (أو الأساس ؛ الجمع : الأسس ) للطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }فضاء طوبولوجي(X،τ){\displaystyle (X,\tau )}هي عائلةب{\displaystyle {\mathcal {B}}}من المجموعات الفرعية المفتوحة لـX{\displaystyle X}بحيث تكون كل مجموعة مفتوحة في الطوبولوجيا مساوية لاتحاد بعض العائلات الفرعية منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}على سبيل المثال، مجموعة جميع الفترات المفتوحة في خط الأعداد الحقيقيةR{\displaystyle \mathbb {R} }يُعد أساسًا للطوبولوجيا الإقليدية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }لأن كل فترة مفتوحة هي مجموعة مفتوحة، وكذلك كل مجموعة جزئية مفتوحة منR{\displaystyle \mathbb {R} }يمكن كتابتها كاتحاد لبعض عائلة الفترات المفتوحة.

تُعدّ القواعد أساسية في علم الطوبولوجيا. غالبًا ما يكون وصف واستخدام المجموعات المكونة لقاعدة طوبولوجية، والتي تُسمى المجموعات المفتوحة الأساسية ، أسهل من وصف واستخدام المجموعات المفتوحة العشوائية. [ 1 ] يمكن التحقق من العديد من التعريفات الطوبولوجية المهمة، مثل الاستمرارية والتقارب ، باستخدام المجموعات المفتوحة الأساسية فقط بدلًا من المجموعات المفتوحة العشوائية. تمتلك بعض الطوبولوجيات قاعدة من المجموعات المفتوحة ذات خصائص مفيدة محددة قد تُسهّل التحقق من هذه التعريفات الطوبولوجية.

ليست كل عائلات المجموعات الجزئية لمجموعة ماX{\displaystyle X}تشكيل أساس لطوبولوجيا علىX{\displaystyle X}في ظل بعض الشروط المفصلة أدناه، ستشكل عائلة من المجموعات الجزئية أساسًا لطوبولوجيا (فريدة) علىX{\displaystyle X}تُستخلص هذه المجموعات من خلال جمع جميع الاتحادات الممكنة للعائلات الفرعية. وتُستخدم هذه العائلات من المجموعات بكثرة لتعريف الطوبولوجيا. وهناك مفهوم أضعف مرتبط بالقواعد، وهو مفهوم القاعدة الفرعية للطوبولوجيا. كما ترتبط قواعد الطوبولوجيا ارتباطًا وثيقًا بقواعد الجوار .

التعريف والخصائص الأساسية

بالنظر إلى فضاء طوبولوجي(X،τ){\displaystyle (X,\tau )}، قاعدة [ 2 ] (أو قاعدة [ 3 ] ) للطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }(يُطلق عليه أيضًا قاعدة لـX{\displaystyle X}(إذا تم فهم الطوبولوجيا) هي عائلةبτ{\displaystyle {\mathcal {B}}\subseteq \tau }من المجموعات المفتوحة بحيث يمكن تمثيل كل مجموعة مفتوحة في الطوبولوجيا كاتحاد لبعض العائلات الفرعية منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}[ ملاحظة 1 ] عناصرب{\displaystyle {\mathcal {B}}}تُسمى هذه المجموعات بالمجموعات المفتوحة الأساسية . أو بعبارة أخرى، عائلةب{\displaystyle {\mathcal {B}}}من مجموعات فرعية منX{\displaystyle X}يشكل أساسًا للطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }إذا وفقط إذابτ{\displaystyle {\mathcal {B}}\subseteq \tau }ولكل مجموعة مفتوحةيو{\displaystyle U}فيX{\displaystyle X}وأشرxيو{\displaystyle x\in U}هناك بعض المجموعات المفتوحة الأساسيةبب{\displaystyle B\in {\mathcal {B}}}بحيثxبيو{\displaystyle x\in B\subseteq U}.

على سبيل المثال، تشكل مجموعة جميع الفترات المفتوحة في خط الأعداد الحقيقية أساسًا للطوبولوجيا القياسية على الأعداد الحقيقية. وبشكل أعم، في الفضاء المتريم{\displaystyle M}مجموعة جميع الكرات المفتوحة حول نقاطم{\displaystyle M}يشكل أساسًا للطوبولوجيا.

بشكل عام، الفضاء الطوبولوجي(X،τ){\displaystyle (X,\tau )}يمكن أن يكون لها قواعد متعددة. البنية الطوبولوجية بأكملهاτ{\displaystyle \tau }هي دائماً أساس لنفسها (أي،τ{\displaystyle \tau }وهي قاعدة لـτ{\displaystyle \tau }بالنسبة لخط الأعداد الحقيقية، تُشكّل مجموعة جميع الفترات المفتوحة أساسًا للطوبولوجيا. وكذلك مجموعة جميع الفترات المفتوحة ذات النهايات النسبية، أو مجموعة جميع الفترات المفتوحة ذات النهايات غير النسبية، على سبيل المثال. لاحظ أنه ليس بالضرورة أن تشترك قاعدتان مختلفتان في أي مجموعة مفتوحة أساسية. إحدى الخصائص الطوبولوجية للفضاء هيX{\displaystyle X}يمثل الحد الأدنى لعدد عناصر القاعدة بالنسبة لطوبولوجيتها، ويسمى وزنها .X{\displaystyle X}ورمزت إلىw(X){\displaystyle w(X)}من الأمثلة المذكورة أعلاه، يتضح أن خط الأعداد الحقيقية له وزن قابل للعد.

لوب{\displaystyle {\mathcal {B}}}يشكل أساسًا للطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }مساحةX{\displaystyle X}، فهي تحقق الخصائص التالية: [ 4 ]

(ب1) عناصرب{\displaystyle {\mathcal {B}}}غطاءX{\displaystyle X}أي، كل نقطةxX{\displaystyle x\in X}ينتمي إلى عنصر منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}.
(ب2) لكلب1،ب2ب{\displaystyle B_{1},B_{2}\in {\mathcal {B}}}وكل نقطةxب1ب2{\displaystyle x\in B_{1}\cap B_{2}}يوجد بعضب3ب{\displaystyle B_{3}\in {\mathcal {B}}}بحيثxب3ب1ب2{\displaystyle x\in B_{3}\subseteq B_{1}\cap B_{2}}.

الخاصية (ب1) تتوافق مع حقيقة أنX{\displaystyle X}هي مجموعة مفتوحة؛ الخاصية (B2) تتوافق مع حقيقة أنب1ب2{\displaystyle B_{1}\cap B_{2}}هي مجموعة مفتوحة.

على العكس من ذلك، لنفترضX{\displaystyle X}هي مجرد مجموعة بدون أي بنية طوبولوجية وب{\displaystyle {\mathcal {B}}}هي عائلة من المجموعات الفرعية منX{\displaystyle X}تحقيق الخاصيتين (B1) و(B2). ثمب{\displaystyle {\mathcal {B}}}هي أساس للطوبولوجيا التي تولدها. بتعبير أدق، ليكنτ{\displaystyle \tau }لتكن عائلة جميع المجموعات الجزئية منX{\displaystyle X}التي هي اتحادات لعائلات فرعية منب.{\displaystyle {\mathcal {B}}.} ثمτ{\displaystyle \tau }هي طوبولوجيا علىX{\displaystyle X}وب{\displaystyle {\mathcal {B}}}وهي قاعدة لـτ{\displaystyle \tau }[ 5 ] ( رسم تخطيطي:τ{\displaystyle \tau }تُعرّف الطوبولوجيا لأنها مستقرة تحت أي اتحاد بحكم بنائها، ومستقرة تحت التقاطعات المحدودة وفقًا لـ (B2)، وتحتوي علىX{\displaystyle X}بواسطة (B1)، وتحتوي على المجموعة الفارغة كاتحاد للعائلة الفرعية الفارغة منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}العائلةب{\displaystyle {\mathcal {B}}}ثم يصبح قاعدة لـτ{\displaystyle \tau }(بحسب التصميم.) تعد هذه العائلات من المجموعات طريقة شائعة جدًا لتعريف الطوبولوجيا.

بشكل عام، إذاX{\displaystyle X}هي مجموعة وب{\displaystyle {\mathcal {B}}}هي مجموعة عشوائية من المجموعات الفرعية لـX{\displaystyle X}يوجد أصغر شكل طوبولوجي (فريد)τ{\displaystyle \tau }علىX{\displaystyle X}يحتوي علىب{\displaystyle {\mathcal {B}}}(هذه الطوبولوجيا هي تقاطع جميع الطوبولوجيات علىX{\displaystyle X}يحتوي علىب{\displaystyle {\mathcal {B}}}.) الطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }يُطلق عليها اسم الطوبولوجيا المتولدة بواسطةب{\displaystyle {\mathcal {B}}}، وب{\displaystyle {\mathcal {B}}}يُطلق عليه اسم قاعدة فرعية لـτ{\displaystyle \tau }الطوبولوجياτ{\displaystyle \tau }يتكون منX{\displaystyle X}بالإضافة إلى جميع الاتحادات التعسفية للتقاطعات المحدودة لعناصرب{\displaystyle {\mathcal {B}}}(انظر المقال حول الطبقة التحتية ). الآن، إذاب{\displaystyle {\mathcal {B}}}كما أنها تحقق الخاصيتين (B1) و(B2)، والطوبولوجيا الناتجة عنب{\displaystyle {\mathcal {B}}}يمكن وصفها بطريقة أبسط دون الحاجة إلى ذكر التقاطعات:τ{\displaystyle \tau }هي مجموعة جميع اتحادات عناصرب{\displaystyle {\mathcal {B}}}ب{\displaystyle {\mathcal {B}}}وهي قاعدة لـτ{\displaystyle \tau }في تلك الحالة).

غالباً ما توجد طريقة سهلة للتحقق من الشرط (B2). إذا كان تقاطع أي عنصرين منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}هو نفسه عنصر منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}أو إذا كانت فارغة، فإن الشرط (B2) يتحقق تلقائيًا (عن طريق أخذب3=ب1ب2{\displaystyle B_{3}=B_{1}\cap B_{2}}على سبيل المثال، تقبل الطوبولوجيا الإقليدية على المستوى مجموعة جميع المستطيلات المفتوحة ذات الأضلاع الأفقية والرأسية كأساس، كما أن التقاطع غير الفارغ لمجموعتين مفتوحتين أساسيتين من هذا النوع هو أيضًا مجموعة مفتوحة أساسية. لكن هناك أساس آخر لنفس الطوبولوجيا وهو مجموعة جميع الأقراص المفتوحة؛ وهنا يكون شرط الاكتمال (B2) ضروريًا.

مثال على مجموعة من المجموعات المفتوحة التي لا تشكل أساسًا هو المجموعةS{\displaystyle S}من جميع الفترات شبه اللانهائية من الأشكال(-،أ){\displaystyle (-\infty ,a)}و(أ،){\displaystyle (a,\infty )}معأR{\displaystyle a\in \mathbb {R} }الطوبولوجيا الناتجة عنS{\displaystyle S}يحتوي على جميع الفترات المفتوحة(أ،ب)=(-،ب)(أ،){\displaystyle (a,b)=(-\infty ,b)\cap (a,\infty )}، لذلكS{\displaystyle S}يُنشئ هذا النظام الطوبولوجيا القياسية على خط الأعداد الحقيقية. لكنS{\displaystyle S}هي مجرد قاعدة فرعية للطوبولوجيا، وليست قاعدة: فترة مفتوحة محدودة(أ،ب){\displaystyle (a,b)}لا يحتوي على أي عنصر منS{\displaystyle S}(وبالتالي، فإن الخاصية (B2) لا تنطبق).

أمثلة

المجموعةΓ{\displaystyle \Gamma }من بين جميع الفترات المفتوحة فيR{\displaystyle \mathbb {R} }يشكل أساسًا للطوبولوجيا الإقليدية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }.

عائلة غير فارغة من المجموعات الجزئية لمجموعةX{\displaystyle X}أي أنها مغلقة تحت التقاطعات المحدودة لمجموعتين أو أكثر، وهو ما يسمى بـπ{\displaystyle \pi }-النظام قيد التشغيلX{\displaystyle X}، هي بالضرورة أساس لطوبولوجيا علىX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان يغطيX{\displaystyle X}بحسب التعريف، كل جبر سيجما ، وكل مرشح (وبالتالي على وجه الخصوص، كل مرشح جوار )، وكل طوبولوجيا هي تغطيةπ{\displaystyle \pi }-نظام، وبالتالي أساس للطوبولوجيا. في الواقع، إذاΓ{\displaystyle \Gamma }هو فلتر علىX{\displaystyle X}ثم{}Γ{\displaystyle \{\varnothing \}\cup \Gamma }هي طوبولوجيا علىX{\displaystyle X}وΓ{\displaystyle \Gamma }يُعدّ أساسًا لذلك. لا يشترط أن يكون أساس الطوبولوجيا مغلقًا تحت التقاطعات المحدودة، والعديد منها ليس كذلك. ومع ذلك، تُعرَّف العديد من الطوبولوجيات بأسس مغلقة أيضًا تحت التقاطعات المحدودة. على سبيل المثال، كل عائلة من العائلات التالية من المجموعات الجزئية لـR{\displaystyle \mathbb {R} }تكون مغلقة تحت التقاطعات المحدودة، وبالتالي يشكل كل منها أساسًا لبعض الطوبولوجيا علىR{\displaystyle \mathbb {R} }:

  • المجموعةΓ{\displaystyle \Gamma }من بين جميع الفترات المفتوحة المحدودة فيR{\displaystyle \mathbb {R} }يُنشئ الطوبولوجيا الإقليدية المعتادة علىR{\displaystyle \mathbb {R} }.
  • المجموعةΣ{\displaystyle \Sigma }من بين جميع الفترات المغلقة المحدودة فيR{\displaystyle \mathbb {R} }يُنشئ الطوبولوجيا المنفصلة علىR{\displaystyle \mathbb {R} }وبالتالي فإن الطوبولوجيا الإقليدية هي مجموعة جزئية من هذه الطوبولوجيا. وذلك على الرغم من حقيقة أنΓ{\displaystyle \Gamma }ليست مجموعة فرعية منΣ{\displaystyle \Sigma }وبالتالي، فإن البنية الطوبولوجية الناتجة عنΓ{\displaystyle \Gamma }، وهو ما يُعرف بالطوبولوجيا الإقليدية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }، وهي أكثر خشونة من الطوبولوجيا التي تم إنشاؤها بواسطةΣ{\displaystyle \Sigma }في الواقع، هو أكثر خشونة بشكل واضح لأنΣ{\displaystyle \Sigma }تحتوي على مجموعات مضغوطة غير فارغة لا تكون مفتوحة أبدًا في الطوبولوجيا الإقليدية.
  • المجموعةΓسؤال{\displaystyle \Gamma _{\mathbb {Q} }}من بين جميع الفترات فيΓ{\displaystyle \Gamma }بحيث يكون طرفا الفترة أعدادًا نسبية، ينتج نفس البنية الطوبولوجية كماΓ{\displaystyle \Gamma }ويظل هذا صحيحًا إذا كان كل مثال للرمزΓ{\displaystyle \Gamma }يتم استبدالها بـΣ{\displaystyle \Sigma }.
  • Σ={[ر،):رR}{\displaystyle \Sigma _{\infty }=\{[r,\infty ):r\in \mathbb {R} \}}ينتج عنها بنية طوبولوجية أكثر خشونة من البنية الطوبولوجية التي ينتجهاΣ{\displaystyle \Sigma }لا يوجد عنصر منΣ{\displaystyle \Sigma _{\infty }}مفتوح في الطوبولوجيا الإقليدية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }.
  • Γ={[ر،):رR}{\displaystyle \Gamma _{\infty }=\{[r,\infty ):r\in \mathbb {R} \}}تُنتج هذه الطريقة طوبولوجيا أكثر خشونة من كل من الطوبولوجيا الإقليدية والطوبولوجيا التي تُنتجهاΣ{\displaystyle \Sigma _{\infty }}المجموعاتΣ{\displaystyle \Sigma _{\infty }}وΓ{\displaystyle \Gamma _{\infty }}منفصلة، ​​ولكن مع ذلكΓ{\displaystyle \Gamma _{\infty }}هي مجموعة فرعية من الطوبولوجيا التي تم إنشاؤها بواسطةΣ{\displaystyle \Sigma _{\infty }}.

الكائنات المعرفة بدلالة القواعد

تتميز طوبولوجيا زاريسكي على طيف الحلقة بقاعدة تتكون من مجموعات مفتوحة ذات خصائص مفيدة محددة. بالنسبة للقاعدة المعتادة لهذه الطوبولوجيا، فإن كل تقاطع منتهٍ للمجموعات المفتوحة الأساسية هو مجموعة مفتوحة أساسية.

النظريات

  • الطوبولوجياτ2{\displaystyle \tau _{2}}أدق من الطوبولوجياτ1{\displaystyle \tau _{1}}إذا وفقط إذا كان لكلxX{\displaystyle x\in X}وكل مجموعة مفتوحة أساسيةب{\displaystyle B}لτ1{\displaystyle \tau _{1}}يحتوي علىx{\displaystyle x}، هناك مجموعة مفتوحة أساسية منτ2{\displaystyle \tau _{2}}يحتوي علىx{\displaystyle x}والموجودة فيب{\displaystyle B}.
  • لوب1،...،بن{\displaystyle {\mathcal {B}}_{1},\ldots ,{\mathcal {B}}_{n}}هي أساسات للطوبولوجياτ1،...،τن{\displaystyle \tau _{1},\ldots ,\tau _{n}}ثم مجموعة جميع المنتجات المحددةب1××بن{\displaystyle B_{1}\times \cdots \times B_{n}}مع كلبأنابأنا{\displaystyle B_{i}\in {\mathcal {B}}_{i}}يشكل أساسًا لبنية المنتجτ1××τن.{\displaystyle \tau _{1}\times \cdots \times \tau _{n}.}في حالة المنتج اللانهائي، ينطبق هذا الأمر أيضاً، باستثناء أن جميع العناصر الأساسية باستثناء عدد محدود منها يجب أن تكون الفضاء بأكمله.
  • يتركب{\displaystyle {\mathcal {B}}}كن قاعدة لـX{\displaystyle X}ودعY{\displaystyle Y}ليكن فضاءً جزئياً منX{\displaystyle X}ثم إذا قمنا بتقاطع كل عنصر منب{\displaystyle {\mathcal {B}}}معY{\displaystyle Y}، تشكل المجموعة الناتجة من المجموعات أساسًا للفضاء الجزئيY{\displaystyle Y}.
  • إذا كانت دالةو:XY{\displaystyle f:X\to Y}تُحدد الخرائط كل مجموعة مفتوحة أساسية منX{\displaystyle X}في مجموعة مفتوحة منY{\displaystyle Y}إنها خريطة مفتوحة . وبالمثل، إذا كانت كل صورة عكسية لمجموعة مفتوحة أساسية منY{\displaystyle Y}مفتوح فيX{\displaystyle X}، ثمو{\displaystyle f}متصل .
  • ب{\displaystyle {\mathcal {B}}}هي أساس للفضاء الطوبولوجيX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كانت المجموعة الفرعية من العناصرب{\displaystyle {\mathcal {B}}}والتي تحتويx{\displaystyle x}تكوين قاعدة محلية فيx{\displaystyle x}، لأي نقطةxX{\displaystyle x\in X}.

قاعدة للمجموعات المغلقة

تُعدّ المجموعات المغلقة بارعةً بنفس القدر في وصف طوبولوجيا الفضاء. ولذلك، يوجد مفهوم مزدوج للأساس للمجموعات المغلقة في الفضاء الطوبولوجي. بالنظر إلى فضاء طوبولوجيX،{\displaystyle X,}عائلةج{\displaystyle {\mathcal {C}}}تشكل مجموعة من المجموعات المغلقة أساسًا للمجموعات المغلقة إذا وفقط إذا كان لكل مجموعة مغلقةأ{\displaystyle A}وكل نقطةx{\displaystyle x}ليس فيأ{\displaystyle A}يوجد عنصر منج{\displaystyle {\mathcal {C}}}يحتوي علىأ{\displaystyle A}لكن لا تحتوي علىx.{\displaystyle x.} عائلةج{\displaystyle {\mathcal {C}}}هي أساس للمجموعات المغلقة منX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان ثنائيها فيX،{\displaystyle X,}تلك هي العائلة{Xج:جج}{\displaystyle \{X\setminus C:C\in {\mathcal {C}}\}}من أعضاءج{\displaystyle {\mathcal {C}}}، هي قاعدة للمجموعات المفتوحة لـX.{\displaystyle X.}

يتركج{\displaystyle {\mathcal {C}}}كن أساسًا للمجموعات المغلقة منX.{\displaystyle X.}ثم

  1. ج={\displaystyle \bigcap {\mathcal {C}}=\varnothing }
  2. لكلج1،ج2ج{\displaystyle C_{1},C_{2}\in {\mathcal {C}}}الاتحادج1ج2{\displaystyle C_{1}\cup C_{2}}هو تقاطع بعض العائلات الفرعية منج{\displaystyle {\mathcal {C}}}(أي، لأيxX{\displaystyle x\in X}ليس فيج1 أو ج2{\displaystyle C_{1}{\text{ or }}C_{2}}هناك بعضج3ج{\displaystyle C_{3}\in {\mathcal {C}}}يحتوي علىج1ج2{\displaystyle C_{1}\cup C_{2}}ولا يحتوي علىx{\displaystyle x}).

أي مجموعة من المجموعات الجزئية لمجموعةX{\displaystyle X}إن استيفاء هذه الخصائص يشكل أساسًا للمجموعات المغلقة في طوبولوجيا علىX.{\displaystyle X.}المجموعات المغلقة لهذه الطوبولوجيا هي تحديدًا تقاطعات عناصرج.{\displaystyle {\mathcal {C}}.}

في بعض الحالات، يكون من الأنسب استخدام قاعدة للمجموعات المغلقة بدلاً من المجموعات المفتوحة. على سبيل المثال، يكون الفضاء منتظمًا تمامًا إذا وفقط إذا كانت المجموعات الصفرية تُشكّل قاعدة للمجموعات المغلقة. بالنظر إلى أي فضاء طوبولوجيX،{\displaystyle X,}تشكل المجموعات الصفرية الأساس للمجموعات المغلقة لبعض الطوبولوجيا علىX.{\displaystyle X.}ستكون هذه الطوبولوجيا أفضل طوبولوجيا منتظمة تمامًا علىX{\displaystyle X}أكثر خشونة من الأصل. وبالمثل، فإن طوبولوجيا زاريسكي علىأن{\displaystyle A^{n}}يتم تعريفها من خلال أخذ مجموعات الأصفار للدوال متعددة الحدود كأساس للمجموعات المغلقة.

الوزن والشخصية

سنعمل مع المفاهيم التي تم وضعها في ( إنجلكينج 1989 ، ص 12، ص 127-128) .

يصلحX{\displaystyle X}فضاء طوبولوجي. هنا، الشبكة عبارة عن عائلةشمال{\displaystyle {\mathcal {N}}}من المجموعات، والتي، بالنسبة لجميع النقاطx{\displaystyle x}والأحياء المفتوحة U التي تحتويx{\displaystyle x}، يوجدب{\displaystyle B}فيشمال{\displaystyle {\mathcal {N}}}والتيxبيو.{\displaystyle x\in B\subseteq U.}لاحظ أنه على عكس الأساس، فإن المجموعات في الشبكة لا يلزم أن تكون مفتوحة.

نحدد الوزن ،w(X){\displaystyle w(X)}، باعتبارها الحد الأدنى لعدد عناصر الأساس؛ نُعرّف وزن الشبكة ،نw(X){\displaystyle nw(X)}، باعتباره الحد الأدنى لعدد عناصر الشبكة؛ وخصائص النقطة ،χ(x،X)،{\displaystyle \chi (x,X),}كحد أدنى لعدد السكان في أساس الجوار لـx{\displaystyle x}فيX{\displaystyle X}وشخصيةX{\displaystyle X}يكون χ(X)رشفة{χ(x،X):xX}.{\displaystyle \chi (X)\triangleq \sup\{\chi (x,X):x\in X\}.}

يكمن الهدف من حساب الحرف والوزن في تحديد أنواع القواعد والقواعد المحلية الممكنة. لدينا الحقائق التالية:

  • نw(X)w(X){\displaystyle nw(X)\leq w(X)}.
  • لوX{\displaystyle X}إذا كانت منفصلة،w(X)=نw(X)=|X|{\displaystyle w(X)=nw(X)=|X|}.
  • لوX{\displaystyle X}هو هاوسدورف، إذننw(X){\displaystyle nw(X)}تكون محدودة إذا وفقط إذاX{\displaystyle X}هي مجموعة منفصلة محدودة.
  • لوب{\displaystyle B}يشكل أساسًا لـX{\displaystyle X}إذن هناك أساسبب{\displaystyle B'\subseteq B}من الحجم|ب|w(X).{\displaystyle |B'|\leq w(X).}
  • لوشمال{\displaystyle N}يُعد أساسًا للحي لـx{\displaystyle x}فيX{\displaystyle X}ثم هناك أساس الجوارشمالشمال{\displaystyle N'\subseteq N}من الحجم|شمال|χ(x،X).{\displaystyle |N'|\leq \chi (x,X).}
  • لوو:XY{\displaystyle f:X\to Y}إذا كان تطبيقًا شاملاً متصلاً،نw(Y)w(X){\displaystyle nw(Y)\leq w(X)}(ببساطة ضع في اعتباركY{\displaystyle Y}-شبكةوب{و(يو):يوب}{\displaystyle fB\triangleq \{f(U):U\in B\}}لكل أساسب{\displaystyle B}لX{\displaystyle X}.)
  • لو(X،τ){\displaystyle (X,\tau )}إذا كانت هاوسدورف، فإنه يوجد طوبولوجيا هاوسدورف أضعف(X،τ){\displaystyle (X,\tau ')}لهذا السبب.w(X،τ)نw(X،τ).{\displaystyle w(X,\tau ')\leq nw(X,\tau ).}لذا من باب أولى ، إذاX{\displaystyle X}إذا كانت متراصة أيضًا، فإن هذه البنى الطوبولوجية تتطابق، وبالتالي، بالإضافة إلى الحقيقة الأولى، لدينانw(X)=w(X){\displaystyle nw(X)=w(X)}.
  • لوو:XY{\displaystyle f:X\to Y}خريطة شاملة متصلة من فضاء متري مضغوط إلى فضاء هاوسدورف ، ثمY{\displaystyle Y}مضغوط وقابل للقياس.

الحقيقة الأخيرة تنبع منو(X){\displaystyle f(X)}كونها هاوسدورف المدمجة، وبالتالينw(و(X))=w(و(X))w(X)0{\displaystyle nw(f(X))=w(f(X))\leq w(X)\leq \aleph _{0}}(بما أن الفضاءات المترية المدمجة قابلة للعد من الدرجة الثانية بالضرورة)؛ بالإضافة إلى حقيقة أن فضاءات هاوسدورف المدمجة قابلة للقياس تحديدًا إذا كانت قابلة للعد من الدرجة الثانية. (ومن تطبيقات ذلك، على سبيل المثال، أن كل مسار في فضاء هاوسدورف يكون متريًا مدمجًا).

سلاسل متزايدة من المجموعات المفتوحة

باستخدام الرموز المذكورة أعلاه، افترض أنw(X)κ{\displaystyle w(X)\leq \kappa }إذا كان هناك عدد أصلي لانهائي، فلا توجد متتالية متزايدة تمامًا من المجموعات المفتوحة (أو متتالية متناقصة تمامًا من المجموعات المغلقة) بطولκ+{\displaystyle \leq \kappa ^{+}\!}.

لإثبات ذلك (بدون مسلمة الاختيار)، ثبت {يوξ}ξκ،{\displaystyle \left\{U_{\xi }\right\}_{\xi \in \kappa },} كأساس للمجموعات المفتوحة. ولنفترض، على العكس من ذلك، أن {Vξ}ξκ+{\displaystyle \left\{V_{\xi }\right\}_{\xi \in \kappa ^{+}}} كانت عبارة عن سلسلة متزايدة تمامًا من المجموعات المفتوحة. هذا يعني α<κ+:Vαξ<αVξ.{\displaystyle \forall \alpha <\kappa ^{+}\!:\qquad V_{\alpha }\setminus \bigcup _{\xi <\alpha }V_{\xi }\neq \varnothing .}

ل xVαξ<αVξ،{\displaystyle x\in V_{\alpha }\setminus \bigcup _{\xi <\alpha }V_{\xi },} يمكننا استخدام الأساس لإيجاد بعضيوγ{\displaystyle U_{\gamma }}معx{\displaystyle x}فييوγVα{\displaystyle U_{\gamma }\subseteq V_{\alpha }}وبهذه الطريقة يمكننا تحديد خريطة بشكل جيد.و:κ+κ{\displaystyle f:\kappa ^{+}\!\to \kappa }رسم خريطة لكلα{\displaystyle \alpha }إلى أدنى حدγ{\displaystyle \gamma }والتييوγVα{\displaystyle U_{\gamma }\subseteq V_{\alpha }}ويلتقي Vαξ<αVξ.{\displaystyle V_{\alpha }\setminus \bigcup _{\xi <\alpha }V_{\xi }.}

هذه الخريطة حقنية، وإلا لكانت هناكα<β{\displaystyle \alpha <\beta }معو(α)=و(β)=γ{\displaystyle f(\alpha )=f(\beta )=\gamma }مما يعني ضمناًيوγVα{\displaystyle U_{\gamma }\subseteq V_{\alpha }}ولكنه يلبي أيضاً Vβξ<αVξVβVα،{\displaystyle V_{\beta }\setminus \bigcup _{\xi <\alpha }V_{\xi }\subseteq V_{\beta }\setminus V_{\alpha },} وهذا تناقض. لكن هذا من شأنه أن يدل على أنκ+κ{\displaystyle \kappa ^{+}\!\leq \kappa }، وهو تناقض.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. المجموعة الفارغة ، وهي مفتوحة دائمًا، هي اتحاد العائلة الفارغة.

مراجع

  1. ^ آدامز وفرانزوزا 2009 ، ص 46-56.
  2. ويلارد 2004 ، التعريف 5.1؛ إنجلكينج 1989 ، ص 12؛ بورباكي 1989 ، التعريف 6، ص 21؛ أرخانجيلسكي وبونوماريف 1984 ، ص 40.
  3. دوجوندجي 1966 ، التعريف 2.1، ص 64.
  4. ويلارد 2004 ، النظرية 5.3؛ إنجلكينج 1989 ، ص. 12.
  5. ويلارد 2004 ، النظرية 5.3؛ إنجلكينج 1989 ، الاقتراح 1.2.1.

فهرس