الشبكة (الرياضيات)

في الرياضيات، وتحديدًا في الطوبولوجيا العامة وفروعها ذات الصلة، تُعرف الشبكة أو متتالية مور-سميث بأنها دالة مجالها مجموعة موجهة . أما المجال المقابل لهذه الدالة فهو عادةً فضاء طوبولوجي. تُعمم الشبكات مفهوم المتتالية في الفضاء المتري بشكل مباشر. تُستخدم الشبكات بشكل أساسي في مجالي التحليل والطوبولوجيا ، حيث تُستخدم لتوصيف العديد من الخصائص الطوبولوجية المهمة التي تعجز المتتاليات (عمومًا) عن توصيفها (وقد حفز هذا القصور في المتتاليات دراسة الفضاءات المتسلسلة وفضاءات فريشيه-أوريسون ). تتطابق الشبكات تطابقًا تامًا مع المرشحات .

تاريخ

تم تقديم مفهوم الشبكة لأول مرة من قبل إي إتش مور وهيرمان إل سميث في عام 1922. [ 1 ] وقد صاغ مصطلح "الشبكة" جون إل كيلي . [ 2 ] [ 3 ]

تم تطوير المفهوم ذي الصلة بالمرشح في عام 1937 بواسطة هنري كارتان .

التعريفات

المجموعة الموجهة هي مجموعة غير فارغةأ{\displaystyle A}بالإضافة إلى طلب مسبق ، والذي يُفترض عادةً أن يُشار إليه تلقائيًا بـ{\displaystyle \,\leq \,}(ما لم يُذكر خلاف ذلك)، مع خاصية أنها موجهة ( إلى الأعلى ) أيضًا ، مما يعني أنه لأيأ،بأ،{\displaystyle a,b\in A,}يوجد بعضجأ{\displaystyle c\in A}بحيثأج{\displaystyle a\leq c}وبج.{\displaystyle b\leq c.} بعبارة أخرى، تعني هذه الخاصية أنه بالنظر إلى أي عنصرين (منأ{\displaystyle A}يوجد دائمًا عنصر "أعلى" من كليهما (أكبر من أو يساوي كليهما)؛ وبهذه الطريقة، تعمم المجموعات الموجهة مفهوم "الاتجاه" بطريقة رياضية دقيقة. مع ذلك، من المهم ملاحظة أن المجموعات الموجهة ليست بالضرورة مرتبة ترتيبًا كليًا أو حتى جزئيًا . قد تحتوي المجموعة الموجهة على عنصر أكبر . في هذه الحالة، تتحقق الشروط.أج{\displaystyle a\leq c}وبج{\displaystyle b\leq c}لا يمكن استبدالها بالتفاوتات الصارمةأ<ج{\displaystyle a<c}وب<ج{\displaystyle b<c}، لأن المتباينات الصارمة لا يمكن تحقيقها إذا كان a أو b هو العنصر الأكبر.

شبكة فيX{\displaystyle X}، المشار إليهx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}، هي دالة من الشكلx:أX{\displaystyle x_{\bullet }:A\to X}نطاقهأ{\displaystyle A}هي مجموعة موجهة، وقيمها هيx(أ)=xأ{\displaystyle x_{\bullet }(a)=x_{a}}تُسمى عناصر نطاق الشبكة مؤشراتها . عندما تكون المجموعةX{\displaystyle X}يتضح من السياق أنها تسمى ببساطة شبكة ، ويفترض المرءأ{\displaystyle A}هي مجموعة موجهة ذات ترتيب مسبق.{\displaystyle \,\leq .}تختلف طريقة كتابة رموز الشبكات، على سبيل المثال باستخدام الأقواس الزاوية.xأأأ{\displaystyle \left\langle x_{a}\right\rangle _{a\in A}}وكما هو شائع في تدوين الطوبولوجيا الجبرية ، فإن القرص الممتلئ أو "النقطة" يمثلان مكان متغير الإدخال أو المؤشر.أأ{\displaystyle a\in A}.

حدود الشباك

شبكةx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}يقال إنها في النهاية أو بشكل متبقٍ في مجموعةS{\displaystyle S}إذا كان هناك بعضأأ{\displaystyle a\in A}بحيث يكون لكلبأ{\displaystyle b\in A}معبأ،{\displaystyle b\geq a,}النقطةxبS.{\displaystyle x_{b}\in S.}نقطةxX{\displaystyle x\in X}يُطلق عليه اسمنقطة الحد أوحد الشبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}فيX{\displaystyle X}حينما:

لكل حي مفتوحيو{\displaystyle U}لx،{\displaystyle x,}الشبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}في نهاية المطافيو{\displaystyle U}،

ويمكن التعبير عنها بشكل مكافئ على النحو التالي: الشبكةيتقارب نحوx{\displaystyle x}أو لديهx{\displaystyle x}كحدّ ؛ ويُشار إليه بأشكال مختلفة على النحو التالي:xx في Xxأx في Xليمxx في Xليمأأxأx في Xليمأxأx في X.{\displaystyle {\begin{alignedat}{4}&x_{\bullet }&&\to \;&&x&&\;\;{\text{ in }}X\\&x_{a}&&\to \;&&x&&\;\;{\text{ in }}X\\\lim \;&x_{\bullet }&&\to \;&&x&&\;\;{\text{ in }}X\\\lim _{a\in A}\;&x_{a}&&\to \;&&x&&\;\;{\text{ in }}X\\\lim _{a}\;&x_{a}&&\to \;&&x&&\;\;{\text{ in }}X.\end{alignedat}}}لوX{\displaystyle X}إذا كان ذلك واضحاً من السياق، فيمكن حذفه من الترميز.

لوليمxx{\displaystyle \lim x_{\bullet }\to x}وهذا الحد فريد (أيليمxy{\displaystyle \lim x_{\bullet }\to y}فقط لـx=y{\displaystyle x=y}ثم يكتب المرء:ليمx=x   أو   ليمxأ=x   أو   ليمأأxأ=x{\displaystyle \lim x_{\bullet }=x\;~~{\text{ or }}~~\;\lim x_{a}=x\;~~{\text{ or }}~~\;\lim _{a\in A}x_{a}=x}باستخدام علامة المساواة بدلاً من السهم.{\displaystyle \to .}[ 4 ] فيفضاء هاوسدورف، تكون نهاية الشبكة المتقاربة فريدة. [ 4 ] لا يميز بعض المؤلفين بين الرموزليمx=x{\displaystyle \lim x_{\bullet }=x}وليمxx{\displaystyle \lim x_{\bullet }\to x}لكن هذا قد يؤدي إلى غموض إذا كانت المساحة المحيطةX{\displaystyle X}ليس هاوسدورف.

نقاط تجميع الشبكات

شبكةx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}يقال إنهبشكل متكرر أوأخيرًا فيS{\displaystyle S}إذا لكلأأ{\displaystyle a\in A}يوجد بعضبأ{\displaystyle b\in A}بحيثبأ{\displaystyle b\geq a}وxبS.{\displaystyle x_{b}\in S.}[ 5 ] نقطةxX{\displaystyle x\in X}يقال إنهنقطة التراكم أونقطة التجمعفي الشبكة إذا كانت لكل حييو{\displaystyle U}لx،{\displaystyle x,}الشبكة غالباً/أخيراً فييو.{\displaystyle U.}[ 5 ] في الواقع،xX{\displaystyle x\in X}تُعتبر نقطة تجميع إذا وفقط إذا كان لديها شبكة فرعية تتقارب إلىx.{\displaystyle x.}[ 6 ] المجموعةclX(x){\textstyle \operatorname {cl} _{X}\left(x_{\bullet }\right)}من بين جميع نقاط التجمع لـx{\displaystyle x_{\bullet }}فيX{\displaystyle X}يساويclX(xأ){\textstyle \operatorname {cl} _{X}\left(x_{\geq a}\right)}لكلأأ{\displaystyle a\in A}، أينxأ:={xب:بأ،بأ}{\displaystyle x_{\geq a}:=\left\{x_{b}:b\geq a,b\in A\right\}}.

الشبكات الفرعية

المفهوم المقابل لـ " التسلسل الفرعي " في الشبكات هو مفهوم "الشبكة الفرعية". توجد عدة تعريفات مختلفة وغير متكافئة لـ "الشبكة الفرعية"، وستستخدم هذه المقالة التعريف الذي قدمه ستيفن ويلارد عام 1970، [ 7 ] وهو كما يلي: إذاx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}وs=(sأنا)أناأنا{\displaystyle s_{\bullet }=\left(s_{i}\right)_{i\in I}}هل الشباك إذنs{\displaystyle s_{\bullet }}يُطلق عليه اسم الشبكة الفرعية أوشبكة ويلارد الفرعية [ 7 ] منx{\displaystyle x_{\bullet }}إذا وُجدت خريطة تحافظ على الترتيبح:أناأ{\displaystyle h:I\to A}بحيثح(أنا){\displaystyle h(I)}هي مجموعة فرعية نهائية مشتركة منأ{\displaystyle A}و sأنا=xح(أنا) للجميع أناأنا.{\displaystyle s_{i}=x_{h(i)}\quad {\text{ لجميع }}i\in I.} الخريطةح:أناأ{\displaystyle h:I\to A}يُطلق عليه اسم "حافظ للترتيب" و "تشاكل ترتيب" إذا كان كلماأناج{\displaystyle i\leq j}ثمح(أنا)ح(ج).{\displaystyle h(i)\leq h(j).} المجموعةح(أنا){\displaystyle h(I)}المشاركة في النهائياتأ{\displaystyle A}يعني ذلك أنه لكلأأ،{\displaystyle a\in A,}يوجد بعضبح(أنا){\displaystyle b\in h(I)}بحيثبأ.{\displaystyle b\geq a.}

لوxX{\displaystyle x\in X}هي نقطة تجميع لشبكة فرعية ما منx{\displaystyle x_{\bullet }}ثمx{\displaystyle x}وهي أيضاً نقطة تجمع لـx.{\displaystyle x_{\bullet }.}[ 6 ]

الشبكات الفائقة

شبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}في المجموعةX{\displaystyle X}يُطلق عليه اسمشبكة عالمية أو شبكةشبكة فائقة إذا كان لكل مجموعة فرعيةSX،{\displaystyle S\subseteq X,}x{\displaystyle x_{\bullet }}في نهاية المطافS{\displaystyle S}أوx{\displaystyle x_{\bullet }}وفي النهاية يكون في المكملXS.{\displaystyle X\setminus S.}[ 5 ]

كل شبكة ثابتة هي شبكة فائقة (بسيطة). كل شبكة فرعية من شبكة فائقة هي شبكة فائقة. [ 8 ] بافتراض بديهية الاختيار ، فإن لكل شبكة شبكة فرعية ما هي شبكة فائقة، ولكن لم يتم إنشاء أي شبكات فائقة غير بسيطة بشكل صريح. [ 5 ] إذاx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}هو شبكة فائقة السرعة فيX{\displaystyle X}وو:XY{\displaystyle f:X\to Y}إذا كانت دالةوx=(و(xأ))أأ{\displaystyle f\circ x_{\bullet }=\left(f\left(x_{a}\right)\right)_{a\in A}}هو شبكة فائقة السرعة فيY.{\displaystyle Y.}[ 5 ]

منحxX،{\displaystyle x\in X,}تجمع شبكة فائقة السرعة فيx{\displaystyle x}إذا وفقط إذا تقاربت إلىx.{\displaystyle x.}[ 5 ]

شبكات كوشي

تعمم شبكة كوشي مفهوم متتالية كوشي إلى الشبكات المعرفة على الفضاءات المنتظمة . [ 9 ]

شبكةx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}هوشبكة كوشي إذا كان لكلحاشيةV{\displaystyle V}يوجدجأ{\displaystyle c\in A}بحيث يكون ذلك لجميعأ،بج،{\displaystyle a,b\geq c,}(xأ،xب){\displaystyle \left(x_{a},x_{b}\right)}هو عضو فيV.{\displaystyle V.}[ 9 ] [ 10 ] وبشكل أعم، فيفضاء كوشي، شبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}يكون مرشح كوشي إذا كان المرشح الناتج عن الشبكة مرشح كوشي .

يُطلق على الفضاء المتجهي الطوبولوجي اسم "كامل" إذا تقاربت جميع شبكات كوشي فيه إلى نقطة ما. أما الفضاء المعياري ، وهو نوع خاص من الفضاءات المتجهة الطوبولوجية، فيُعتبر فضاءً متجهيًا طوبولوجيًا كاملًا (أو فضاء باناخ ) إذا وفقط إذا تقاربت جميع متتاليات كوشي فيه إلى نقطة ما (وهي خاصية تُسمى الاكتمال التسلسلي ). مع أن شبكات كوشي ليست ضرورية لوصف اكتمال الفضاءات المعيارية، إلا أنها ضرورية لوصف اكتمال الفضاءات المتجهة الطوبولوجية الأكثر عمومية (والتي قد لا تكون معيارية ).

توصيفات الخصائص الطوبولوجية

يمكن إعادة صياغة جميع مفاهيم الطوبولوجيا تقريبًا بلغة الشبكات والنهايات. قد يكون هذا مفيدًا لتوجيه الفهم الحدسي، نظرًا لأن مفهوم نهاية الشبكة يشبه إلى حد كبير مفهوم نهاية المتتالية . وتساعد مجموعة النظريات واللّمات التالية في ترسيخ هذا التشابه:

مجموعات مغلقة وإغلاق

مجموعة فرعيةSX{\displaystyle S\subseteq X}مغلق فيX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كانت كل نقطة حدية فيX{\displaystyle X}من شبكة فيS{\displaystyle S}يكمن بالضرورة فيS{\displaystyle S}وهذا يعني صراحةً أنه إذاs=(sأ)أأ{\displaystyle s_{\bullet }=\left(s_{a}\right)_{a\in A}}هي شبكة معsأS{\displaystyle s_{a}\in S}للجميعأأ{\displaystyle a\in A}، وليمsx{\displaystyle \lim {}_{}s_{\bullet }\to x}فيX،{\displaystyle X,}ثمxS.{\displaystyle x\in S.}

وبشكل أعم، إذاSX{\displaystyle S\subseteq X}أي مجموعة جزئية ، إغلاقS{\displaystyle S}هي مجموعة النقاطxX{\displaystyle x\in X}معليمأأsx{\displaystyle \lim _{a\in A}s_{\bullet }\to x}لبعض الشبكات(sأ)أأ{\displaystyle \left(s_{a}\right)_{a\in A}}فيS{\displaystyle S}[ 6 ]

المجموعات المفتوحة وخصائص الطوبولوجيا

مجموعة فرعيةSX{\displaystyle S\subseteq X}يكون مفتوحًا إذا وفقط إذا لم يكن هناك شبكة فيXS{\displaystyle X\setminus S}يتقارب إلى نقطةS.{\displaystyle S.}[ 11 ] أيضًا، مجموعة فرعيةSX{\displaystyle S\subseteq X}تكون الشبكة مفتوحة إذا وفقط إذا كانت كل شبكة تتقارب إلى عنصر منS{\displaystyle S}يتم احتواؤه في النهاية فيS.{\displaystyle S.} إنّ هذه الخصائص لمفهوم " المجموعة المفتوحة " هي التي تُمكّن الشبكات من وصف البنى الطوبولوجية . ويمكن أيضاً وصف البنى الطوبولوجية باستخدام المجموعات المغلقة، إذ تكون المجموعة مفتوحة إذا وفقط إذا كانت مكملتها مغلقة. لذا، يمكن استخدام خصائص " المجموعة المغلقة " من منظور الشبكات لوصف البنى الطوبولوجية أيضاً.

الاستمرارية

وظيفةو:XY{\displaystyle f:X\to Y}تكون المسافة بين الفضاءات الطوبولوجية متصلة عند نقطةx{\displaystyle x}إذا وفقط إذا كان لكل شبكةx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}في المجال،ليمxx{\displaystyle \lim _{}x_{\bullet }\to x}فيX{\displaystyle X}يشير إلىليمو(x)و(x){\displaystyle \lim {}f\left(x_{\bullet }\right)\to f(x)}فيY.{\displaystyle Y.}[ 6 ] باختصار، دالةو:XY{\displaystyle f:X\to Y}تكون متصلة إذا وفقط إذاxx{\displaystyle x_{\bullet }\to x}فيX{\displaystyle X}يشير إلىو(x)و(x){\displaystyle f\left(x_{\bullet }\right)\to f(x)}فيY.{\displaystyle Y.} بشكل عام، لن تكون هذه العبارة صحيحة إذا استُبدلت كلمة "net" بكلمة "sequence"؛ أي أنه من الضروري السماح بمجموعات موجهة أخرى غير الأعداد الطبيعية فقط إذاX{\displaystyle X}ليس فضاءً قابلاً للعد من الدرجة الأولى (أو ليس فضاءً تسلسلياً ).

تماسك

مساحةX{\displaystyle X}تكون الشبكة مضغوطة إذا وفقط إذا كانت كل شبكةx=(xأ)أأ{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{a}\right)_{a\in A}}فيX{\displaystyle X}يحتوي على شبكة فرعية ذات حد فيX.{\displaystyle X.}يمكن اعتبار هذا تعميمًا لنظرية بولزانو-ويرستراس ونظرية هاين-بوريل .

نقاط التجميع والحد

مجموعة نقاط التجميع لشبكة ما تساوي مجموعة حدود شبكاتها الفرعية المتقاربة .

تكون للشبكة حدود إذا وفقط إذا كانت جميع شبكاتها الفرعية لها حدود. في هذه الحالة، يكون كل حد للشبكة حدًا لكل شبكة فرعية.

خصائص أخرى

بشكل عام، شبكة في مساحةX{\displaystyle X}يمكن أن يكون هناك أكثر من حد، ولكن إذاX{\displaystyle X}إذا كان فضاء هاوسدورف ، فإن نهاية الشبكة، إن وجدت، تكون فريدة. وعلى العكس من ذلك، إذاX{\displaystyle X}إذا لم يكن هاوسدورف، فهناك شبكة علىX{\displaystyle X}مع وجود حدين متميزين. وبالتالي، فإن تفرد الحد يكافئ شرط هاوسدورف على الفضاء، ويمكن اعتبار هذا تعريفًا له. تعتمد هذه النتيجة على شرط التوجيه؛ فقد يكون للمجموعة المفهرسة بترتيب جزئي أو ترتيب جزئي عام نقاط حد متميزة حتى في فضاء هاوسدورف.

العلاقة بالمرشحات

المرشح مفهومٌ ذو صلة في علم الطوبولوجيا ، يسمح بتعريف عام للتقارب في الفضاءات الطوبولوجية العامة. يتطابق المفهومان من حيث أنهما يُعطيان المفهوم نفسه للتقارب. [ 12 ] وبشكلٍ أكثر تحديدًا، يُولّد كل أساس مرشح شبكةً مرتبطةً به باستخدام مجموعات المرشح المُشار إليها، وتقارب أساس المرشح يستلزم تقارب الشبكة المرتبطة به. وبالمثل، أي شبكة(xأ)أأ{\displaystyle \left(x_{a}\right)_{a\in A}}فيX{\displaystyle X}يُحفز قاعدة ترشيح من الذيول{{xأ:أأ،أ0أ}:أ0أ}{\displaystyle \left\{\left\{x_{a}:a\in A,a_{0}\leq a\right\}:a_{0}\in A\right\}}أين الفلتر فيX{\displaystyle X}يُطلق على الناتج المُولّد بواسطة قاعدة المرشح هذه اسم مرشح احتمالية الشبكة . ويؤدي تقارب الشبكة إلى تقارب مرشح الاحتمالية. [ 13 ] تسمح هذه العلاقة بإثبات أي نظرية يمكن إثباتها باستخدام أحد المفهومين باستخدام المفهوم الآخر. [ 13 ] على سبيل المثال، يمكن وصف استمرارية دالة من فضاء طوبولوجي إلى آخر إما بتقارب شبكة في المجال، مما يستلزم تقارب الشبكة المقابلة في المجال المقابل، أو بنفس العبارة باستخدام قواعد المرشحات.

يجادل روبرت ج. بارتل بأنه على الرغم من تكافؤهما، فمن المفيد امتلاك كلا المفهومين. [ 13 ] ويشير إلى أن الشبكات تشبه المتتاليات بدرجة كافية لإجراء براهين وتعريفات طبيعية قياسًا على المتتاليات، لا سيما تلك التي تستخدم عناصر متسلسلة، كما هو شائع في التحليل ، بينما تُعدّ المرشحات أكثر فائدة في الطوبولوجيا الجبرية . على أي حال، يُبيّن كيف يمكن استخدام المفهومين معًا لإثبات نظريات مختلفة في الطوبولوجيا العامة .

عادةً ما يكون تعلم استخدام الشبكات أسهل بكثير من تعلم استخدام المرشحات، ولهذا السبب يفضلها العديد من علماء الرياضيات، وخاصة المحللين ، على المرشحات. مع ذلك، تتمتع المرشحات، وخاصة المرشحات الفائقة ، ببعض المزايا التقنية الهامة على الشبكات، مما يؤدي في النهاية إلى استخدام الشبكات بشكل أقل بكثير من المرشحات خارج مجالات التحليل والطوبولوجيا.

كتعميم للمتتاليات

كل مجموعة غير فارغة ومرتبة كليًا هي مجموعة موجهة. لذلك، فإن كل دالة على هذه المجموعة هي شبكة. وعلى وجه الخصوص، الأعداد الطبيعيةشمال{\displaystyle \mathbb {N} }بالإضافة إلى مقارنة الأعداد الصحيحة المعتادة{\displaystyle \,\leq \,}يُعدّ الترتيب المسبق مثالًا نموذجيًا للمجموعة الموجهة. المتتالية هي دالة على الأعداد الطبيعية، لذا فإن كل متتاليةأ1،أ2،...{\displaystyle a_{1},a_{2},\ldots }في فضاء طوبولوجيX{\displaystyle X}يمكن اعتبارها شبكة فيX{\displaystyle X}محدد فيشمال.{\displaystyle \mathbb {N} .}على العكس من ذلك، فإن أي شبكة مجالها الأعداد الطبيعية هي متتالية ، لأنه بحسب التعريف، فإن المتتالية فيX{\displaystyle X}هي مجرد دالة منشمال={1،2،...}{\displaystyle \mathbb {N} =\{1,2,\ldots \}}داخلX.{\displaystyle X.}وبهذا الشكل تُعتبر الشبكات تعميمات للمتتاليات: بدلاً من تعريفها على مجموعة قابلة للعد مرتبة خطيًا (شمال{\displaystyle \mathbb {N} }تُعرَّف الشبكة على أي مجموعة موجهة . غالبًا ما يُشار إلى الشبكات باستخدام رموز مشابهة لتلك المستخدمة مع المتتاليات (ومستوحاة منها). على سبيل المثال، رمز الفهرس السفلي.xأ{\displaystyle x_{a}}مأخوذ من التسلسلات.

وبالمثل، يمكن تفسير كل نهاية لمتتالية ونهاية لدالة على أنها نهاية لشبكة. تحديدًا، تقع الشبكة في النهاية ضمن مجموعة جزئية.S{\displaystyle S}لX{\displaystyle X}إذا كان هناكشمالشمال{\displaystyle N\in \mathbb {N} }بحيث يكون لكل عدد صحيحنشمال،{\displaystyle n\geq N,}النقطةأن{\displaystyle a_{n}}هو فيS.{\displaystyle S.}لذاليمنأنL{\displaystyle \lim {}_{n}a_{n}\to L}إذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيV{\displaystyle V}لL،{\displaystyle L,}الشبكة في النهايةV.{\displaystyle V.}غالباً ما تكون الشبكة ضمن مجموعة فرعيةS{\displaystyle S}لX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان لكلشمالشمال{\displaystyle N\in \mathbb {N} }يوجد عدد صحيح مانشمال{\displaystyle n\geq N}بحيثأنS،{\displaystyle a_{n}\in S,}أي، إذا وفقط إذا كان عدد لا نهائي من عناصر المتتالية موجودًا فيS.{\displaystyle S.}وهكذا نقطةyX{\displaystyle y\in X}تعتبر نقطة عنقودية للشبكة إذا وفقط إذا كانت كل منطقةV{\displaystyle V}لy{\displaystyle y}تحتوي على عدد لا نهائي من عناصر المتتالية.

في سياق الطوبولوجيا، لا تُشفّر المتتاليات جميع المعلومات المتعلقة بالدوال بين الفضاءات الطوبولوجية بشكل كامل. وعلى وجه الخصوص، فإن الشرطين التاليين ليسا متكافئين بشكل عام بالنسبة للدالة.و{\displaystyle f}بين الفضاءات الطوبولوجيةX{\displaystyle X}وY{\displaystyle Y}:

  1. الخريطةو{\displaystyle f}متصلة بالمعنى الطوبولوجي ؛
  2. بالنظر إلى أي نقطةx{\displaystyle x}فيX،{\displaystyle X,}وأي تسلسل فيX{\displaystyle X}يتقارب إلىx،{\displaystyle x,}تكوينو{\displaystyle f}مع هذه المتتالية تتقارب إلىو(x){\displaystyle f(x)}(مستمر بالمعنى التسلسلي) .

بينما يضمن الشرط الأول دائمًا الشرط الثاني، فإن العكس ليس صحيحًا بالضرورة. تُسمى الفضاءات التي يكون فيها الشرطان متكافئين بالفضاءات المتسلسلة . جميع الفضاءات القابلة للعد من الدرجة الأولى ، بما في ذلك الفضاءات المترية ، هي فضاءات متسلسلة، ولكن ليست كل الفضاءات الطوبولوجية متسلسلة. تُعمم الشبكات مفهوم المتسلسلة بحيث يُصبح الشرط الثاني كما يلي:

  1. بالنظر إلى أي نقطةx{\displaystyle x}فيX،{\displaystyle X,}وأي شبكة فيX{\displaystyle X}يتقارب إلىx،{\displaystyle x,}تكوينو{\displaystyle f}مع هذه الشبكة تتقارب إلىو(x){\displaystyle f(x)}(مستمر بالمعنى الصافي).

مع هذا التغيير، تصبح الشروط متكافئة لجميع خرائط الفضاءات الطوبولوجية، بما في ذلك الفضاءات الطوبولوجية التي لا تمتلك بالضرورة أساس جوار قابل للعد أو مرتب خطيًا حول نقطة ما. لذلك، في حين أن المتتاليات لا تُشفّر معلومات كافية حول الدوال بين الفضاءات الطوبولوجية، فإن الشبكات تفعل ذلك، لأن مجموعات المجموعات المفتوحة في الفضاءات الطوبولوجية تُشبه إلى حد كبير المجموعات الموجهة في سلوكها.

كمثال على الحالات التي لا تكفي فيها المتتاليات، فسر المجموعةRR{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} }}من جميع الوظائف مع النموذج الأوليو:RR{\displaystyle f:\mathbb {R} \to \mathbb {R} }باعتباره المنتج الديكارتيxRR{\displaystyle {\textstyle \prod \limits _{x\in \mathbb {R} }}\mathbb {R} }(عن طريق تحديد وظيفة)و{\displaystyle f}مع المجموعة(و(x))xR،{\displaystyle (f(x))_{x\in \mathbb {R} },}وبالعكس) وتزويدها بطوبولوجيا المنتج . هذه الطوبولوجيا (المنتج) علىRR{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} }}هي مطابقة لطوبولوجيا التقارب النقطي . ليكنهـ{\displaystyle E}يرمز إلى مجموعة جميع الدوالو:R{0،1}{\displaystyle f:\mathbb {R} \to \{0,1\}}التي تساوي1{\displaystyle 1}في كل مكان باستثناء عدد محدود من النقاط على الأكثر (أي، بحيث تكون المجموعة{x:و(x)=0}{\displaystyle \{x:f(x)=0\}}(محدود). ثم الثابت0{\displaystyle 0}وظيفة0:R{0}{\displaystyle \mathbf {0} ينتمي العنصر :\mathbb {R} \to \{0\}} إلى إغلاقهـ{\displaystyle E}فيRR؛{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} };}إنه،0clRRهـ.{\displaystyle \mathbf {0} \in \operatorname {cl} _{\mathbb {R} ^{\mathbb {R} }}E.}[ 8 ] سيتم إثبات ذلك من خلال إنشاء شبكة فيهـ{\displaystyle E}ذلك يتقارب إلى0.{\displaystyle \mathbf {0} .}ومع ذلك، لا يوجد أي تسلسل فيهـ{\displaystyle E}ذلك يتقارب إلى0،{\displaystyle \mathbf {0} ,}[ 14 ] مما يجعل هذه الحالة الوحيدة التي يجب فيها استخدام الشبكات (غير المتسلسلة) لأن التسلسلات وحدها لا يمكنها الوصول إلى النتيجة المرجوة. قارن عناصرRR{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} }}نقطة بنقطة بالطريقة المعتادة عن طريق الإعلان عن ذلكوز{\displaystyle f\geq g}إذا وفقط إذاو(x)ز(x){\displaystyle f(x)\geq g(x)}للجميعx.{\displaystyle x.}هذه المقارنة النقطية هي ترتيب جزئي يجعل(هـ،){\displaystyle (E,\geq )}مجموعة موجهة لأنه معطى أيو،زهـ،{\displaystyle f,g\in E,}الحد الأدنى من النقاطم:=مين{و،ز}{\displaystyle m:=\min\{f,g\}}ينتمي إلىهـ{\displaystyle E}ويرضيوم{\displaystyle f\geq m}وزم.{\displaystyle g\geq m.}هذا الترتيب الجزئي يحول خريطة الهويةبطاقة تعريف:(هـ،)هـ{\displaystyle \operatorname {Id} :(E,\geq )\to E} (معرفة بواسطةوو{\displaystyle f\mapsto f}) إلىهـ{\displaystyle E}شبكة ذات قيم سالبة. تتقارب هذه الشبكة نقطيًا إلى0{\displaystyle \mathbf {0} }فيRR،{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} },}مما يعني أن0{\displaystyle \mathbf {0} }ينتمي إلى إغلاقهـ{\displaystyle E}فيRR.{\displaystyle \mathbb {R} ^{\mathbb {R} }.}

بشكل عام، لا تُعدّ الشبكة الفرعية من متتالية بالضرورة متتالية. [ 5 ] [ أ ] بل قد تكون الشبكة الفرعية من متتالية متتالية، ولكنها ليست متتالية فرعية. [ ب ] ولكن، في حالة الفضاء المتتابع، تُنشئ كل شبكة متتالية مقابلة، وتربط هذه العلاقة الشبكات الفرعية بالمتتاليات الفرعية. تحديدًا، بالنسبة للفضاء القابل للعد الأول، فإن الشبكة(xأ)أأ{\displaystyle \left(x_{a}\right)_{a\in A}}يحفز التسلسل(xحن)نشمال{\displaystyle \left(x_{h_{n}}\right)_{n\in \mathbb {N} }}أينحن{\displaystyle h_{n}}يُعرَّف بأنهنذ{\displaystyle n^{\text{th}}}أصغر قيمة فيأ{\displaystyle A}  أي، دعح1:=معلوماتأ{\displaystyle h_{1}:=\inf A}ودعحن:=معلومات{أأ:أ>حن-1}{\displaystyle h_{n}:=\inf\{a\in A:a>h_{n-1}\}}لكل عدد صحيحن>1{\displaystyle n>1}.

أمثلة

طوبولوجيا الفضاء الفرعي

إذا كانت المجموعةS={x}{xأ:أأ}{\displaystyle S=\{x\}\cup \left\{x_{a}:a\in A\right\}}يتم تزويدها بطوبولوجيا الفضاء الجزئي المستحثة عليها بواسطةX،{\displaystyle X,}ثمليمxx{\displaystyle \lim _{}x_{\bullet }\to x}فيX{\displaystyle X}إذا وفقط إذاليمxx{\displaystyle \lim _{}x_{\bullet }\to x}فيS.{\displaystyle S.}وبهذا الشكل، يصبح السؤال مطروحاً حول ما إذا كانت الشبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}يتقارب إلى النقطة المعطاةx{\displaystyle x}يعتمد فقط على هذا الفضاء الطوبولوجي الفرعيS{\displaystyle S}يتكون منx{\displaystyle x}وصورة الشبكة (أي نقاطها )x.{\displaystyle x_{\bullet }.}

أنظمة الأحياء

بشكل بديهي، تقارب الشبكة(xأ)أأ{\displaystyle \left(x_{a}\right)_{a\in A}}هذا يعني أن القيمxأ{\displaystyle x_{a}}تعالوا وابقوا على مقربة منا كما نشاءx{\displaystyle x}كبيرة بما فيه الكفايةأ.{\displaystyle a.}بافتراض نقطةx{\displaystyle x}في فضاء طوبولوجي، ليكنشمالx{\displaystyle N_{x}}يرمز إلى مجموعة جميع الجوارات التي تحتويx.{\displaystyle x.}ثمشمالx{\displaystyle N_{x}}هي مجموعة موجهة، حيث يتم تحديد الاتجاه عن طريق الاحتواء العكسي، بحيثSتي{\displaystyle S\geq T}إذا وفقط إذاS{\displaystyle S}موجود فيتي.{\displaystyle T.}لSشمالx،{\displaystyle S\in N_{x},}يتركxS{\displaystyle x_{S}}كن نقطة فيS.{\displaystyle S.}ثم(xS){\displaystyle \left(x_{S}\right)}هي شبكة. كماS{\displaystyle S}يزداد بالنسبة إلى،{\displaystyle \,\geq ,}النقاطxS{\displaystyle x_{S}}تقتصر المناطق الموجودة في الشبكة على التواجد في نطاقات متناقصة منx،{\displaystyle x,}لذلك، في نظام الجوار هذا لنقطةx{\displaystyle x}،xS{\displaystyle x_{S}}يتقارب بالفعل إلىx{\displaystyle x}وفقًا لتعريف التقارب الصافي.

بافتراض قاعدة فرعيةب{\displaystyle {\mathcal {B}}}بالنسبة للطوبولوجيا علىX{\displaystyle X}(مع ملاحظة أن كل قاعدة في الطوبولوجيا هي أيضًا قاعدة فرعية) وبافتراض نقطةxX،{\displaystyle x\in X,}شبكةx{\displaystyle x_{\bullet }}فيX{\displaystyle X}يتقارب إلىx{\displaystyle x}بشرط أن يكون موجودًا في كل حي في نهاية المطافيوب{\displaystyle U\in {\mathcal {B}}}لx.{\displaystyle x.}يمتد هذا التوصيف إلى القواعد الفرعية المجاورة (وبالتالي القواعد المجاورة أيضًا ) للنقطة المعطاةx.{\displaystyle x.}

الحدود في الضرب الديكارتي

تكون للشبكة في فضاء المنتج حد إذا وفقط إذا كان لكل إسقاط حد.

بصراحة، دع(Xأنا)أناأنا{\displaystyle \left(X_{i}\right)_{i\in I}}لتكن فضاءات طوبولوجية، قم بتزويدها بضربها الديكارتيX:=أناأناXأنا{\displaystyle {\textstyle \prod }X_{\bullet }:=\prod _{i\in I}X_{i}} مع بنية المنتج ، وذلك لكل فهرسلأنا،{\displaystyle l\in I,}يشير إلى الإسقاط المتعارف عليه إلىXل{\displaystyle X_{l}}بواسطة πل:XXل(xأنا)أناأناxل{\displaystyle {\begin{alignedat}{4}\pi _{l}:\;&&{\textstyle \prod }X_{\bullet }&&\;\to \;&X_{l}\\[0.3ex]&&\left(x_{i}\right)_{i\in I}&&\;\mapsto \;&x_{l}\\\end{alignedat}}}

يتركو=(وأ)أأ{\displaystyle f_{\bullet }=\left(f_{a}\right)_{a\in A}}كن شبكة فيX{\displaystyle {\textstyle \prod }X_{\bullet }}إخراجأ{\displaystyle A}ولكل مؤشرأناأنا،{\displaystyle i\in I,}يترك πأنا(و) =تعريف (πأنا(وأ))أأ{\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\left(\pi _{i}\left(f_{a}\right)\right)_{a\in A}} يشير إلى نتيجة "التوصيل"و{\displaystyle f_{\bullet }}داخلπأنا{\displaystyle \pi _{i}}مما ينتج عنه صافيπأنا(و):أXأنا.{\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right):A\to X_{i}.} من المفيد أحيانًا التفكير في هذا التعريف من منظور تركيب الدوال : الشبكةπأنا(و){\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)}يساوي تركيب الصافيو:أX{\displaystyle f_{\bullet }:A\to {\textstyle \prod }X_{\bullet }}مع الإسقاطπأنا:XXأنا؛{\displaystyle \pi _{i}:{\textstyle \prod }X_{\bullet }\to X_{i};}إنه،πأنا(و) =تعريف πأناو.{\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\pi _{i}\,\circ \,f_{\bullet }.}

لأي نقطة معينةL=(Lأنا)أناأناأناأناXأنا،{\displaystyle L=\left(L_{i}\right)_{i\in I}\in {\textstyle \prod \limits _{i\in I}}X_{i},}الشبكةو{\displaystyle f_{\bullet }}يتقارب إلىL{\displaystyle L}في مجال المنتجاتX{\displaystyle {\textstyle \prod }X_{\bullet }}إذا وفقط إذا كان لكل فهرسأناأنا،{\displaystyle i\in I,}πأنا(و)=تعريف(πأنا(وأ))أأ{\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)\;{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\;\left(\pi _{i}\left(f_{a}\right)\right)_{a\in A}}يتقارب إلىLأنا{\displaystyle L_{i}}فيXأنا.{\displaystyle X_{i}.}[ 15 ] وكلما كانت الشبكةو{\displaystyle f_{\bullet }}تجمعات فيL{\displaystyle L}فيX{\displaystyle {\textstyle \prod }X_{\bullet }}ثمπأنا(و){\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)}تجمعات فيLأنا{\displaystyle L_{i}}لكل فهرسأناأنا.{\displaystyle i\in I.}[ 8 ] ومع ذلك، فإن العكس لا يصح بشكل عام. [ 8 ] على سبيل المثال، لنفترضX1=X2=R{\displaystyle X_{1}=X_{2}=\mathbb {R} }ودعو=(وأ)أشمال{\displaystyle f_{\bullet }=\left(f_{a}\right)_{a\in \mathbb {N} }}يشير إلى التسلسل(1،1)،(0،0)،(1،1)،(0،0)،...{\displaystyle (1,1),(0,0),(1,1),(0,0),\ldots }التي تتناوب بين(1،1){\displaystyle (1,1)}و(0،0).{\displaystyle (0,0).}ثمL1:=0{\displaystyle L_{1}:=0}وL2:=1{\displaystyle L_{2}:=1}هي نقاط تجمع لكليهماπ1(و){\displaystyle \pi _{1}\left(f_{\bullet }\right)}وπ2(و){\displaystyle \pi _{2}\left(f_{\bullet }\right)}فيX1×X2=R2{\displaystyle X_{1}\times X_{2}=\mathbb {R} ^{2}}لكن(L1،L2)=(0،1){\displaystyle \left(L_{1},L_{2}\right)=(0,1)}ليست نقطة تجمع لـو{\displaystyle f_{\bullet }}بما أن الكرة المفتوحة نصف قطرها1{\displaystyle 1}مركزها في(0،1){\displaystyle (0,1)}لا يحتوي على نقطة واحدةو{\displaystyle f_{\bullet }}

نظرية تيكونوف وعلاقتها ببديهية الاختيار

إذا لم يكن كذلكLX{\displaystyle L\in X}يُعطى ولكن لكلأناأنا،{\displaystyle i\in I,}يوجد بعضLأناXأنا{\displaystyle L_{i}\in X_{i}}بحيثπأنا(و)Lأنا{\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)\to L_{i}}فيXأنا{\displaystyle X_{i}}ثم المجموعة المحددة بواسطةL=(Lأنا)أناأنا{\displaystyle L=\left(L_{i}\right)_{i\in I}}سيكون هناك حد لـو{\displaystyle f_{\bullet }}فيX.{\displaystyle X.} ومع ذلك، قد يلزم افتراض بديهية الاختيار للتوصل إلى استنتاج مفاده أن هذه المجموعةL{\displaystyle L}موجود؛ لا حاجة إلى بديهية الاختيار في بعض الحالات، مثل عندماأنا{\displaystyle I}محدود أو عندما يكون كلLأناXأنا{\displaystyle L_{i}\in X_{i}}هو الحد الفريد للشبكةπأنا(و){\displaystyle \pi _{i}\left(f_{\bullet }\right)}(لأنه حينها لن يكون هناك ما يُختار بينه)، وهو ما يحدث على سبيل المثال، عندما يكون كلXأنا{\displaystyle X_{i}}هو فضاء هاوسدورف . إذاأنا{\displaystyle I}لا نهائي وX=جأناXج{\displaystyle {\textstyle \prod }X_{\bullet }={\textstyle \prod \limits _{j\in I}}X_{j}}إذا لم تكن فارغة، فإن بديهية الاختيار ستظل (بشكل عام) ضرورية للاستنتاج بأن الإسقاطاتπأنا:XXأنا{\displaystyle \pi _{i}:{\textstyle \prod }X_{\bullet }\to X_{i}}هي خرائط شاملة .

تُكافئ بديهية الاختيار نظرية تيكونوف ، التي تنص على أن حاصل ضرب أي مجموعة من الفضاءات الطوبولوجية المتراصة يكون متراصًا. ولكن إذا كان كل فضاء متراص هو أيضًا فضاء هاوسدورف، فيمكن استخدام ما يُسمى "نظرية تيكونوف للفضاءات الهاوسدورفية المتراصة" بدلاً من ذلك، وهي تُكافئ لِمّة المرشح الفائق ، وبالتالي فهي أضعف من بديهية الاختيار . يمكن استخدام الشبكات لتقديم براهين مختصرة لكلا نسختي نظرية تيكونوف باستخدام توصيف تقارب الشبكة المذكور أعلاه، بالإضافة إلى حقيقة أن الفضاء متراص إذا وفقط إذا كانت كل شبكة تحتوي على شبكة فرعية متقاربة .

الحد الأعلى/الأدنى

يمكن تعريف الحد الأعلى والحد الأدنى لشبكة من الأعداد الحقيقية بطريقة مشابهة لتعريفها في المتتاليات. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] بل إن بعض المؤلفين يعملون مع هياكل أكثر عمومية من خط الأعداد الحقيقية، مثل الشبكات الكاملة . [ 19 ]

لشبكة(xأ)أأ،{\displaystyle \left(x_{a}\right)_{a\in A},}يضع ليم سوبxأ=ليمأأرشفةبأxب=معلوماتأأرشفةبأxب.{\displaystyle \limsup x_{a}=\lim _{a\in A}\sup _{b\succeq a}x_{b}=\inf _{a\in A}\sup _{b\succeq a}x_{b}.}

تتمتع النهاية العليا لشبكة من الأعداد الحقيقية بالعديد من الخصائص المشابهة لحالة المتتابعات. على سبيل المثال، ليم سوب(xأ+yأ)ليم سوبxأ+ليم سوبyأ،{\displaystyle \limsup(x_{a}+y_{a})\leq \limsup x_{a}+\limsup y_{a},} حيث تتحقق المساواة كلما كانت إحدى الشبكات متقاربة.

تكامل ريمان

يمكن تفسير تعريف قيمة التكامل الريماني على أنه نهاية لشبكة من مجاميع ريمان حيث تكون المجموعة الموجهة للشبكة هي مجموعة جميع تقسيمات فترة التكامل، مرتبة جزئيًا حسب الاحتواء.

المسافات المترية

يفترض(م،د){\displaystyle (M,d)}هو فضاء متري (أو فضاء شبه متري ) وم{\displaystyle M}مُزوَّد بالطوبولوجيا المترية . إذامم{\displaystyle m\in M}هذه نقطة وم=(مأنا)أأ{\displaystyle m_{\bullet }=\left(m_{i}\right)_{a\in A}}إذا كانت شبكة،مم{\displaystyle m_{\bullet }\to m}في(م،د){\displaystyle (M,d)}إذا وفقط إذاد(م،م)0{\displaystyle d\left(m,m_{\bullet }\right)\to 0}فيR،{\displaystyle \mathbb {R} ,}أيند(م،م):=(د(م،مأ))أأ{\displaystyle d\left(m,m_{\bullet }\right):=\left(d\left(m,m_{a}\right)\right)_{a\in A}}هي شبكة من الأعداد الحقيقية . بعبارة أخرى ، تعني هذه الخاصية أن الشبكة تتقارب إلى نقطة في الفضاء المتري إذا وفقط إذا كانت المسافة بين الشبكة والنقطة تتقارب إلى الصفر.(م،){\displaystyle (M,\|\cdot \|)}إذا كان فضاءً معيارياً (أو فضاءً شبه معياريمم{\displaystyle m_{\bullet }\to m}في(م،){\displaystyle (M,\|\cdot \|)}إذا وفقط إذام-م0{\displaystyle \left\|m-m_{\bullet }\right\|\to 0}فيR،{\displaystyle \mathbb {R} ,}أينم-م:=(م-مأ)أأ.{\displaystyle \left\|m-m_{\bullet }\right\|:=\left(\left\|m-m_{a}\right\|\right)_{a\in A}.}

لو(م،د){\displaystyle (M,d)}إذا كان لدينا نقطتان على الأقل، فيمكننا تثبيت نقطة.جم{\displaystyle c\in M}(مثلم:=Rن{\displaystyle M:=\mathbb {R} ^{n}}باستخدام المقياس الإقليدي معج:=0{\displaystyle c:=0}(كونها الأصل، على سبيل المثال) وتوجيه المجموعةأنا:=م{ج}{\displaystyle I:=M\setminus \{c\}}بالعكس حسب المسافة منج{\displaystyle c}بإعلان ذلكأناج{\displaystyle i\leq j}إذا وفقط إذاد(ج،ج)د(أنا،ج).{\displaystyle d(j,c)\leq d(i,c).}بمعنى آخر، العلاقة هي "على الأقل نفس المسافة إلىج{\displaystyle c}كما هو الحال"، بحيث تعني عبارة "كبير بما فيه الكفاية" فيما يتعلق بهذه العلاقة "قريب بما فيه الكفاية من"ج{\displaystyle c}". بالنظر إلى أي دالة ذات مجالم،{\displaystyle M,}تقييدها لـأنا:=م{ج}{\displaystyle I:=M\setminus \{c\}}يمكن تفسيرها بشكل أساسي على أنها شبكة موجهة بواسطة(أنا،).{\displaystyle (I,\leq ).}[ 8 ]

شبكةو:م{ج}X{\displaystyle f:M\setminus \{c\}\to X}في النهاية يكون ضمن مجموعة فرعيةS{\displaystyle S}فضاء طوبولوجيX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان هناك شيء مانم{ج}{\displaystyle n\in M\setminus \{c\}}بحيث يكون لكلمم{ج}{\displaystyle m\in M\setminus \{c\}}مُرضٍد(م،ج)د(ن،ج)،{\displaystyle d(m,c)\leq d(n,c),}النقطةو(م){\displaystyle f(m)}هو فيS.{\displaystyle S.} مثل هذه الشبكةو{\displaystyle f}يتقارب فيX{\displaystyle X}إلى نقطة معينةLX{\displaystyle L\in X}إذا وفقط إذاليممجو(م)L{\displaystyle \lim _{m\to c}f(m)\to L}بالمعنى المعتاد (بمعنى أنه لكل حيV{\displaystyle V}لL،{\displaystyle L,}و{\displaystyle f}في نهاية المطافV{\displaystyle V}). [ 8 ]

الشبكةو:م{ج}X{\displaystyle f:M\setminus \{c\}\to X}غالباً ما يكون ضمن مجموعة فرعيةS{\displaystyle S}لX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان لكلنم{ج}{\displaystyle n\in M\setminus \{c\}}يوجد بعضمم{ج}{\displaystyle m\in M\setminus \{c\}}معد(م،ج)د(ن،ج){\displaystyle d(m,c)\leq d(n,c)}بحيثو(م){\displaystyle f(m)}هو فيS.{\displaystyle S.} وبالتالي، نقطةLX{\displaystyle L\in X}هي نقطة تجميع في الشبكةو{\displaystyle f}إذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيV{\displaystyle V}لL،{\displaystyle L,}الشبكة غالباً ما تكون فيV.{\displaystyle V.}

دالة من مجموعة مرتبة جيدًا إلى فضاء طوبولوجي

لنفترض مجموعة مرتبة ترتيباً جيداً[0،ج]{\displaystyle [0,c]}مع نقطة حدت{\displaystyle t}ووظيفةو{\displaystyle f}من[0،ت){\displaystyle [0,t)}إلى فضاء طوبولوجيX.{\displaystyle X.}هذه الدالة عبارة عن شبكة على[0،ت).{\displaystyle [0,t).}

وهي في النهاية ضمن مجموعة فرعيةV{\displaystyle V}لX{\displaystyle X}إذا كان هناكر[0،ت){\displaystyle r\in [0,t)}بحيث يكون لكلs[ر،ت){\displaystyle s\in [r,t)}النقطةو(s){\displaystyle f(s)}هو فيV.{\displaystyle V.}

لذاليمxتو(x)L{\displaystyle \lim _{x\to t}f(x)\to L}إذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيV{\displaystyle V}لL،{\displaystyle L,}و{\displaystyle f}في نهاية المطافV.{\displaystyle V.}

الشبكةو{\displaystyle f}غالباً ما يكون ضمن مجموعة فرعيةV{\displaystyle V}لX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا كان لكلر[0،ت){\displaystyle r\in [0,t)}يوجد بعضs[ر،ت){\displaystyle s\in [r,t)}بحيثو(s)V.{\displaystyle f(s)\in V.}

نقطةyX{\displaystyle y\in X}هي نقطة تجميع في الشبكةو{\displaystyle f}إذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيV{\displaystyle V}لy،{\displaystyle y,}الشبكة غالباً ما تكون فيV.{\displaystyle V.}

المثال الأول هو حالة خاصة من هذا معج=ω.{\displaystyle c=\omega .}

انظر أيضًا التسلسل المفهرس ترتيبيًا .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. على سبيل المثال، لنفترضX=Rن{\displaystyle X=\mathbb {R} ^{n}}ودعxأنا=0{\displaystyle x_{i}=0}لكلأناشمال،{\displaystyle i\in \mathbb {N} ,}لهذا السبب.x=(0)أناشمال:شمالX{\displaystyle x_{\bullet }=(0)_{i\in \mathbb {N} }:\mathbb {N} \to X}هي متتالية الأصفار الثابتة. ليكنأنا={رR:ر>0}{\displaystyle I=\{r\in \mathbb {R} :r>0\}}يتم التوجيه وفقًا للترتيب المعتاد{\displaystyle \,\leq \,}ودعsر=0{\displaystyle s_{r}=0}لكلرR.{\displaystyle r\in R.} يُعرِّفφ:أناشمال{\displaystyle \varphi :I\to \mathbb {N} }عن طريق السماحφ(ر)=ر{\displaystyle \varphi (r)=\lceil r\rceil }كن سقفًا لـر.{\displaystyle r.} الخريطةφ:أناشمال{\displaystyle \varphi :I\to \mathbb {N} }هو تشاكل ترتيبي صورته نهائية مشتركة في مجاله المقابل و(xφ)(ر)=xφ(ر)=0=sر{\displaystyle \left(x_{\bullet }\circ \varphi \right)(r)=x_{\varphi (r)}=0=s_{r}}يحفظ لكلرR.{\displaystyle r\in R.}هذا يدل على أن(sر)رR=xφ{\displaystyle \left(s_{r}\right)_{r\in R}=x_{\bullet }\circ \varphi }هي شبكة فرعية من التسلسلx{\displaystyle x_{\bullet }}(حيث لا تكون هذه الشبكة الفرعية سلسلة فرعية منx{\displaystyle x_{\bullet }}لأنها ليست حتى متتالية لأن نطاقها عبارة عن مجموعة غير قابلة للعد ).
  2. التسلسل(sأنا)أناشمال:=(1،1،2،2،3،3،...){\displaystyle \left(s_{i}\right)_{i\in \mathbb {N} }:=(1,1,2,2,3,3,\ldots )}ليست سلسلة فرعية من(xأنا)أناشمال:=(1،2،3،...){\displaystyle \left(x_{i}\right)_{i\in \mathbb {N} }:=(1,2,3,\ldots )}على الرغم من أنها شبكة فرعية، لأن الخريطةح:شمالشمال{\displaystyle h:\mathbb {N} \to \mathbb {N} }محدد بواسطةح(أنا):=أنا+12{\displaystyle h(i):=\left\lfloor {\tfrac {i+1}{2}}\right\rfloor }هي خريطة تحافظ على الترتيب وصورتها هيح(شمال)=شمال{\displaystyle h(\mathbb {N} )=\mathbb {N} }ويرضيsأنا=xح(أنا){\displaystyle s_{i}=x_{h(i)}}للجميعأناشمال.{\displaystyle i\in \mathbb {N} .}في الواقع، هذا لأنxأنا=أنا{\displaystyle x_{i}=i}وsأنا=ح(أنا){\displaystyle s_{i}=h(i)}لكلأناشمال؛{\displaystyle i\in \mathbb {N} بمعنى آخر، عند اعتبارها دوال على شمال،{\displaystyle \mathbb {N} ,}التسلسلx{\displaystyle x_{\bullet }}إنها مجرد خريطة الهوية علىشمال{\displaystyle \mathbb {N} }بينماs=ح.{\displaystyle s_{\bullet }=h.}

الاقتباسات

  1. مور، إي إتش ؛ سميث، إتش إل (1922). "نظرية عامة للنهايات". المجلة الأمريكية للرياضيات . 44 (2): 102-121 . doi : 10.2307/2370388 . JSTOR 2370388 . 
  2. ^ ( سوندستروم 2010 ، ص. 16 ن) 
  3. ميغينسون، ص 143
  4. 1 2 كيلي 1975 ، ص 65-72.
  5. 1234567Willard 2004, pp. 73–77.
  6. 1234Willard 2004, p. 75.
  7. 12Schechter 1996, pp. 157–168.
  8. 123456Willard 2004, p. 77.
  9. 12Willard, Stephen (2012), General Topology, Dover Books on Mathematics, Courier Dover Publications, p. 260, ISBN 9780486131788.
  10. Joshi, K. D. (1983), Introduction to General Topology, New Age International, p. 356, ISBN 9780852264447.
  11. Howes 1995, pp. 83–92.
  12. "Archived copy"(PDF). Archived from the original(PDF) on 24 April 2015. Retrieved 15 January 2013.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  13. 123R. G. Bartle, Nets and Filters in Topology, American Mathematical Monthly, Vol. 62, No. 8 (1955), pp. 551–557.
  14. Willard 2004, pp. 71–72.
  15. Willard 2004, p. 76.
  16. Aliprantis-Border, p. 32
  17. Megginson, p. 217, p. 221, Exercises 2.53–2.55
  18. Beer, p. 2
  19. Schechter, Sections 7.43–7.47

References