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 فارغةبالإضافة إلى طلب مسبق ، والذي يُفترض عادةً أن يُشار إليه تلقائيًا بـ(ما لم يُذكر خلاف ذلك)، مع خاصية أنها موجهة ( إلى الأعلى ) أيضًا ، مما يعني أنه لأييوجد بعضبحيثو بعبارة أخرى، تعني هذه الخاصية أنه بالنظر إلى أي عنصرين (منيوجد 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.ولا يمكن استبدالها بالتفاوتات الصارمةو، لأن المتباينات الصارمة لا يمكن تحقيقها إذا كان a أو b هو العنصر الأكبر.
شبكة في، المشار إليه، هي دالة من الشكلنطاقههي مجموعة موجهة، وقيمها هيتُسمى عناصر نطاق الشبكة مؤشراتها . عندما تكون المجموعةيتضح من السياق أنها تسمى ببساطة شبكة ، ويفترض المرءهي مجموعة موجهة ذات ترتيب مسبقتختلف طريقة كتابة رموز الشبكات، على سبيل المثال باستخدام الأقواس الزاوية.وكما هو شائع في تدوين الطوبولوجيا الجبرية ، فإن القرص الممتلئ أو "النقطة" يمثلان مكان متغير الإدخال أو المؤشر..
حدود الشباك
شبكةيقال إنها في النهاية أو بشكل متبقٍ في مجموعةإذا كان هناك بعضبحيث يكون لكلمعالنقطةنقطةيُطلق عليه اسمنقطة الحد أوحد الشبكةفيحينما:
- لكل حي مفتوحلالشبكةفي نهاية المطاف،
ويمكن التعبير عنها بشكل مكافئ على النحو التالي: الشبكةيتقارب نحوأو لديهكحدّ ؛ ويُشار إليه بأشكال مختلفة على النحو التالي:لوإذا كان ذلك واضحاً من السياق، فيمكن حذفه من الترميز.
لووهذا الحد فريد (أيفقط لـثم يكتب المرء:باستخدام علامة المساواة بدلاً من السهم[ 4 ] فيفضاء هاوسدورف، تكون نهاية الشبكة المتقاربة فريدة. [ 4 ] لا يميز بعض المؤلفين بين الرموزولكن هذا قد يؤدي إلى غموض إذا كانت المساحة المحيطةليس هاوسدورف.
نقاط تجميع الشبكات
شبكةيقال إنهبشكل متكرر أوأخيرًا فيإذا لكليوجد بعضبحيثو[ 5 ] نقطةيقال إنهنقطة التراكم أونقطة التجمعفي الشبكة إذا كانت لكل حيلالشبكة غالباً/أخيراً في[ 5 ] في الواقع،تُعتبر نقطة تجميع إذا وفقط إذا كان لديها شبكة فرعية تتقارب إلى[ 6 ] المجموعةمن بين جميع نقاط التجمع لـفييساويلكل، أين.
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: إذاوهل الشباك إذنيُطلق عليه اسم الشبكة الفرعية أوشبكة ويلارد الفرعية [ 7 ] منإذا وُجدت خريطة تحافظ على الترتيببحيثهي مجموعة فرعية نهائية مشتركة منو الخريطةيُطلق عليه اسم "حافظ للترتيب" و "تشاكل ترتيب" إذا كان كلماثم المجموعةالمشاركة في النهائياتيعني ذلك أنه لكليوجد بعضبحيث
لوهي نقطة تجميع لشبكة فرعية ما منثموهي أيضاً نقطة تجمع لـ[ 6 ]
الشبكات الفائقة
شبكةفي المجموعةيُطلق عليه اسمشبكة عالمية أو شبكةشبكة فائقة إذا كان لكل مجموعة فرعيةفي نهاية المطافأووفي النهاية يكون في المكمل[ 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 ] إذاهو شبكة فائقة السرعة فيوإذا كانت دالةهو شبكة فائقة السرعة في[ 5 ]
منحتجمع شبكة فائقة السرعة فيإذا وفقط إذا تقاربت إلى[ 5 ]
شبكات كوشي
تعمم شبكة كوشي مفهوم متتالية كوشي إلى الشبكات المعرفة على الفضاءات المنتظمة . [ 9 ]
شبكةهوشبكة كوشي إذا كان لكلحاشيةيوجدبحيث يكون ذلك لجميعهو عضو في[ 9 ] [ 10 ] وبشكل أعم، فيفضاء كوشي، شبكةيكون 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 فرعيةمغلق فيإذا وفقط إذا كانت كل نقطة حدية فيمن شبكة فييكمن بالضرورة فيوهذا يعني صراحةً أنه إذاهي شبكة معللجميع، وفيثم
وبشكل أعم، إذاأي مجموعة جزئية ، إغلاقهي مجموعة النقاطمعلبعض الشبكاتفي[ 6 ]
المجموعات المفتوحة وخصائص الطوبولوجيا
مجموعة فرعيةيكون مفتوحًا إذا وفقط إذا لم يكن هناك شبكة فييتقارب إلى نقطة[ 11 ] أيضًا، مجموعة فرعيةتكون الشبكة مفتوحة إذا وفقط إذا كانت كل شبكة تتقارب إلى عنصر منيتم احتواؤه في النهاية في 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
وظيفةتكون المسافة بين الفضاءات الطوبولوجية متصلة عند نقطةإذا وفقط إذا كان لكل شبكةفي المجال،فييشير إلىفي[ 6 ] باختصار، دالةتكون متصلة إذا وفقط إذافييشير إلىفي 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 إذاليس فضاءً قابلاً للعد من الدرجة الأولى (أو ليس فضاءً تسلسلياً ).
دليل |
|---|
() يتركتكون متصلة عند النقطةودعلتكن شبكة بحيث ثم لكل حي مفتوحلصورتها السابقة تحتهو حي من(بواسطة استمراريةفيوبالتالي فإن الجزء الداخلي منوالذي يُرمز إليه بـهو حي مفتوحوبالتاليفي نهاية المطافلذلكفي نهاية المطافوبالتالي في نهاية المطافوهي مجموعة فرعية منهكذاوقد ثبت هذا الاتجاه. () يتركلتكن نقطة بحيث يكون لكل شبكةبحيثلنفترض الآن أنليست متصلة عند ثم هناك حيلصورته السابقة تحتليست منطقة سكنيةلأنبالضرورةالآن مجموعة الأحياء المفتوحة منمع ترتيب الاحتواء المسبق ، تكون المجموعة موجهة (لأن تقاطع كل جوارين من هذا النوع هو جوار مفتوح لـأيضًا). نقوم بإنشاء شبكةبحيث يكون لكل حي مفتوح منالذي فهرسه هوهي نقطة في هذا الحي ليست فيإن وجود مثل هذه النقطة دائمًا ما يترتب على حقيقة عدم وجود جوار مفتوح لـمُدرج في(لأن ذلك يفترض،ليست منطقة سكنيةويترتب على ذلك أنليس في الآن، لكل حي مفتوحلهذا الحي هو عضو في المجموعة الموجهة التي نرمز إلى فهرسها بـلكلالعنصر من المجموعة الموجهة الذي يكون فهرسهيحتوي على؛ لذلكهكذاوبناءً على افتراضنا لكنهو حي مفتوحوبالتاليفي نهاية المطافوبالتالي أيضًا فيخلافًا لـعدم التواجد فيلكل هذا تناقض،يجب أن يكون مستمرًا عندوبهذا يكتمل البرهان. |
تماسك
مساحةتكون الشبكة مضغوطة إذا وفقط إذا كانت كل شبكةفييحتوي على شبكة فرعية ذات حد فييمكن اعتبار هذا تعميمًا لنظرية بولزانو-ويرستراس ونظرية هاين-بوريل .
دليل |
|---|
(أولاً، لنفترض أنهي مجموعة متراصة. سنحتاج إلى الملاحظة التالية (انظر خاصية التقاطع المحدود ). ليكنليكن أي مجموعة غير فارغة ولتكن مجموعة من المجموعات الفرعية المغلقة منبحيثلكل عدد محدودثمكذلك. وإلا،سيكون غطاءً مفتوحًا لـبدون غطاء فرعي محدود، على عكس خاصية التراص. يترككن شبكة فيإخراجلكليُعرِّف المجموعةتتمتع هذه المجموعة بالخاصية التي تتمثل في أن كل مجموعة جزئية منتهية لها تقاطع غير فارغ. وبالتالي، بناءً على الملاحظة السابقة، لدينا أن وهذه هي تحديداً مجموعة نقاط التكتل لـبحسب البرهان الوارد في القسم التالي، فإنها تساوي مجموعة نهايات الشبكات الفرعية المتقاربة لـهكذايحتوي على شبكة فرعية متقاربة. () على العكس من ذلك، افترض أن كل شبكة فيتحتوي على شبكة فرعية متقاربة. ولنفترض جدلاً أنكن غطاءً مفتوحًا لـبدون غطاء فرعي محدود. ضع في اعتباركلاحظ ذلكهي مجموعة موجهة تحت التضمين ولكليوجدبحيثللجميعضع الشبكة في اعتباركلا يمكن أن تحتوي هذه الشبكة على شبكة فرعية متقاربة، لأنه لكليوجدبحيثهو حي منومع ذلك، بالنسبة للجميعلدينا ذلكهذا تناقض ويكمل البرهان. |
نقاط التجميع والحد
مجموعة نقاط التجميع لشبكة ما تساوي مجموعة حدود شبكاتها الفرعية المتقاربة .
دليل |
|---|
يتركليكن شبكة في فضاء طوبولوجي(حيث كالمعتاد)(يُفترض تلقائيًا أنها مجموعة موجهة) ودعونا أيضًالويمثل حدًا لشبكة فرعية منثمهي نقطة تجمع لـ على العكس من ذلك، افترض أنهي نقطة تجمع لـ يتركلتكن مجموعة الأزواجأينهو حي مفتوحفيوبحيث الخريطةرسم الخرائطلثم يصبح الناتج النهائي المشترك. علاوة على ذلك، فإن إعطاءطلب المنتج ( أحياء(يتم ترتيبها حسب الاحتواء) مما يجعلها مجموعة موجهة، والشبكةمحدد بواسطةيتقارب إلى |
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 مساحةيمكن أن يكون هناك أكثر من حد، ولكن إذاإذا كان فضاء هاوسدورف ، فإن نهاية الشبكة، إن وجدت، تكون فريدة. وعلى العكس من ذلك، إذاإذا لم يكن هاوسدورف، فهناك شبكة علىمع 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 شبكةفييُحفز قاعدة ترشيح من الذيولأين الفلتر فييُطلق 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 الطبيعيةبالإضافة إلى مقارنة الأعداد الصحيحة المعتادةيُعدّ الترتيب المسبق مثالًا نموذجيًا للمجموعة الموجهة. المتتالية هي دالة على الأعداد الطبيعية، لذا فإن كل متتاليةفي فضاء طوبولوجييمكن اعتبارها شبكة فيمحدد فيعلى العكس من ذلك، فإن أي شبكة مجالها الأعداد الطبيعية هي متتالية ، لأنه بحسب التعريف، فإن المتتالية فيهي مجرد دالة منداخلوبهذا الشكل تُعتبر الشبكات تعميمات للمتتاليات: بدلاً من تعريفها على مجموعة قابلة للعد مرتبة خطيًا (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.مأخوذ من التسلسلات.
وبالمثل، يمكن تفسير كل نهاية لمتتالية ونهاية لدالة على أنها نهاية لشبكة. تحديدًا، تقع الشبكة في النهاية ضمن مجموعة جزئية.لإذا كان هناكبحيث يكون لكل عدد صحيحالنقطةهو فيلذاإذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيلالشبكة في النهايةغالباً ما تكون الشبكة ضمن مجموعة فرعيةلإذا وفقط إذا كان لكليوجد عدد صحيح مابحيثأي، إذا وفقط إذا كان عدد لا نهائي من عناصر المتتالية موجودًا فيوهكذا نقطةتعتبر نقطة عنقودية للشبكة إذا وفقط إذا كانت كل منطقةلتحتوي 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.بين الفضاءات الطوبولوجيةو:
- الخريطةمتصلة بالمعنى الطوبولوجي ؛
- بالنظر إلى أي نقطةفيوأي تسلسل فييتقارب إلىتكوينمع هذه المتتالية تتقارب إلى(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:
- بالنظر إلى أي نقطةفيوأي شبكة فييتقارب إلىتكوينمع هذه الشبكة تتقارب إلى(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 المجموعةمن جميع الوظائف مع النموذج الأوليباعتباره المنتج الديكارتي(عن طريق تحديد وظيفة)مع المجموعةوبالعكس) وتزويدها بطوبولوجيا المنتج . هذه الطوبولوجيا (المنتج) علىهي مطابقة لطوبولوجيا التقارب النقطي . ليكنيرمز إلى مجموعة جميع الدوالالتي تساويفي كل مكان باستثناء عدد محدود من النقاط على الأكثر (أي، بحيث تكون المجموعة(محدود). ثم الثابتوظيفة ينتمي العنصر :\mathbb {R} \to \{0\}} إلى إغلاقفيإنه،[ 8 ] سيتم إثبات ذلك من خلال إنشاء شبكة فيذلك يتقارب إلىومع ذلك، لا يوجد أي تسلسل فيذلك يتقارب إلى[ 14 ] مما يجعل هذه الحالة الوحيدة التي يجب فيها استخدام الشبكات (غير المتسلسلة) لأن التسلسلات وحدها لا يمكنها الوصول إلى النتيجة المرجوة. قارن عناصرنقطة بنقطة بالطريقة المعتادة عن طريق الإعلان عن ذلكإذا وفقط إذاللجميعهذه المقارنة النقطية هي ترتيب جزئي يجعلمجموعة موجهة لأنه معطى أيالحد الأدنى من النقاطينتمي إلىويرضيوهذا الترتيب الجزئي يحول خريطة الهوية :(E,\geq )\to E} (معرفة بواسطة) إلىشبكة ذات قيم سالبة. تتقارب هذه الشبكة نقطيًا إلىفيمما يعني أنينتمي إلى إغلاقفي
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 الشبكةيحفز التسلسلأينيُعرَّف بأنهأصغر قيمة في – أي، دعودعلكل عدد صحيح.
أمثلة
طوبولوجيا الفضاء الفرعي
إذا كانت المجموعةيتم تزويدها بطوبولوجيا الفضاء الجزئي المستحثة عليها بواسطةثمفيإذا وفقط إذافيوبهذا الشكل، يصبح السؤال مطروحاً حول ما إذا كانت الشبكةيتقارب إلى النقطة المعطاةيعتمد فقط على هذا الفضاء الطوبولوجي الفرعييتكون منوصورة الشبكة (أي نقاطها )
أنظمة الأحياء
بشكل بديهي، تقارب الشبكةهذا يعني أن القيمتعالوا وابقوا على مقربة منا كما نشاءكبيرة بما فيه الكفايةبافتراض نقطةفي فضاء طوبولوجي، ليكنيرمز إلى مجموعة جميع الجوارات التي تحتويثمهي مجموعة موجهة، حيث يتم تحديد الاتجاه عن طريق الاحتواء العكسي، بحيثإذا وفقط إذاموجود فيليترككن نقطة فيثمهي شبكة. كمايزداد بالنسبة إلىالنقاطتقتصر المناطق الموجودة في الشبكة على التواجد في نطاقات متناقصة منلذلك، في نظام الجوار هذا لنقطة،يتقارب بالفعل إلىوفقًا لتعريف التقارب الصافي.
بافتراض قاعدة فرعيةبالنسبة للطوبولوجيا على(مع ملاحظة أن كل قاعدة في الطوبولوجيا هي أيضًا قاعدة فرعية) وبافتراض نقطةشبكةفييتقارب إلىبشرط أن يكون موجودًا في كل حي في نهاية المطافليمتد هذا التوصيف إلى القواعد الفرعية المجاورة (وبالتالي القواعد المجاورة أيضًا ) للنقطة المعطاة
الحدود في الضرب الديكارتي
تكون للشبكة في فضاء المنتج حد إذا وفقط إذا كان لكل إسقاط حد.
بصراحة، دعلتكن فضاءات طوبولوجية، قم بتزويدها بضربها الديكارتي مع بنية المنتج ، وذلك لكل فهرسيشير إلى الإسقاط المتعارف عليه إلىبواسطة
يترككن شبكة فيإخراجولكل مؤشريترك يشير إلى نتيجة "التوصيل"داخلمما ينتج عنه صافي من المفيد أحيانًا التفكير في هذا التعريف من منظور تركيب الدوال : الشبكةيساوي تركيب الصافيمع الإسقاطإنه،
لأي نقطة معينةالشبكةيتقارب إلىفي مجال المنتجاتإذا وفقط إذا كان لكل فهرسيتقارب إلىفي[ 15 ] وكلما كانت الشبكةتجمعات فيفيثمتجمعات فيلكل فهرس[ 8 ] ومع ذلك، فإن العكس لا يصح بشكل عام. [ 8 ] على سبيل المثال، لنفترضودعيشير إلى التسلسلالتي تتناوب بينوثموهي نقاط تجمع لكليهماوفيلكنليست نقطة تجمع لـبما أن الكرة المفتوحة نصف قطرهامركزها فيلا يحتوي على نقطة واحدة
نظرية تيكونوف وعلاقتها ببديهية الاختيار
إذا لم يكن كذلكيُعطى ولكن لكليوجد بعضبحيثفيثم المجموعة المحددة بواسطةسيكون هناك حد لـفي ومع ذلك، قد يلزم افتراض بديهية الاختيار للتوصل إلى استنتاج مفاده أن هذه المجموعةموجود؛ لا حاجة إلى بديهية الاختيار في بعض الحالات، مثل عندمامحدود أو عندما يكون كلهو الحد الفريد للشبكة(لأنه حينها لن يكون هناك ما يُختار بينه)، وهو ما يحدث على سبيل المثال، عندما يكون كلهو فضاء هاوسدورف . إذالا نهائي وإذا لم تكن فارغة، فإن بديهية الاختيار ستظل (بشكل عام) ضرورية للاستنتاج بأن الإسقاطاتهي 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 ]
لشبكةيضع
تتمتع النهاية العليا لشبكة من الأعداد الحقيقية بالعديد من الخصائص المشابهة لحالة المتتابعات. على سبيل المثال، 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
يفترضهو فضاء متري (أو فضاء شبه متري ) ومُزوَّد بالطوبولوجيا المترية . إذاهذه نقطة وإذا كانت شبكة،فيإذا وفقط إذافيأينهي 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.إذا كان فضاءً معيارياً (أو فضاءً شبه معياري )،فيإذا وفقط إذافيأين
لوإذا كان لدينا نقطتان على الأقل، فيمكننا تثبيت نقطة.(مثلباستخدام المقياس الإقليدي مع(كونها الأصل، على سبيل المثال) وتوجيه المجموعةبالعكس حسب المسافة منبإعلان ذلكإذا وفقط إذابمعنى آخر، العلاقة هي "على الأقل نفس المسافة إلىكما هو الحال"، بحيث تعني عبارة "كبير بما فيه الكفاية" فيما يتعلق بهذه العلاقة "قريب بما فيه الكفاية من"". بالنظر إلى أي دالة ذات مجالتقييدها لـيمكن تفسيرها بشكل أساسي على أنها شبكة موجهة بواسطة[ 8 ]
شبكةفي النهاية يكون ضمن مجموعة فرعيةفضاء طوبولوجيإذا وفقط إذا كان هناك شيء مابحيث يكون لكلمُرضٍالنقطةهو في مثل هذه الشبكةيتقارب فيإلى نقطة معينةإذا وفقط إذابالمعنى المعتاد (بمعنى أنه لكل حيلفي نهاية المطاف). [ 8 ]
الشبكةغالباً ما يكون ضمن مجموعة فرعيةلإذا وفقط إذا كان لكليوجد بعضمعبحيثهو في وبالتالي، نقطةهي نقطة تجميع في الشبكةإذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيلالشبكة غالباً ما تكون في
دالة من مجموعة مرتبة جيدًا إلى فضاء طوبولوجي
لنفترض مجموعة مرتبة ترتيباً جيداًمع نقطة حدووظيفةمنإلى فضاء طوبولوجيهذه الدالة عبارة عن شبكة على
وهي في النهاية ضمن مجموعة فرعيةلإذا كان هناكبحيث يكون لكلالنقطةهو في
لذاإذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيلفي نهاية المطاف
الشبكةغالباً ما يكون ضمن مجموعة فرعيةلإذا وفقط إذا كان لكليوجد بعضبحيث
نقطةهي نقطة تجميع في الشبكةإذا وفقط إذا كان ذلك لكل حيلالشبكة غالباً ما تكون في
المثال الأول هو حالة خاصة من هذا مع
انظر أيضًا التسلسل المفهرس ترتيبيًا .
انظر أيضاً
- توصيفات فئة الفضاءات الطوبولوجية – طرق متعددة متكافئة لتعريف الفضاء الطوبولوجي. صفحات تعرض أوصافًا موجزة لأهداف إعادة التوجيه.
- تصفية مجموعة – عائلة من المجموعات الفرعية التي تمثل مجموعات "كبيرة".
- المرشحات في علم الطوبولوجيا – استخدام المرشحات لوصف وتوصيف جميع المفاهيم والنتائج الطوبولوجية الأساسية
- الطلب المسبق – علاقة ثنائية انعكاسية ومتعدية
- الفضاء التسلسلي – فضاء طوبولوجي يتميز بالتسلسلات
- فلتر فائق على مجموعة – فلتر مثالي بأقصى كفاءة
ملحوظات
- ↑ على سبيل المثال، لنفترضودعلكللهذا السبب.هي متتالية الأصفار الثابتة. ليكنيتم التوجيه وفقًا للترتيب المعتادودعلكل يُعرِّفعن طريق السماحكن سقفًا لـ الخريطةهو تشاكل ترتيبي صورته نهائية مشتركة في مجاله المقابل ويحفظ لكلهذا يدل على أنهي شبكة فرعية من التسلسل(حيث لا تكون هذه الشبكة الفرعية سلسلة فرعية منلأنها ليست حتى متتالية لأن نطاقها عبارة عن مجموعة غير قابلة للعد ).
- ↑ التسلسلليست سلسلة فرعية منعلى الرغم من أنها شبكة فرعية، لأن الخريطةمحدد بواسطةهي خريطة تحافظ على الترتيب وصورتها هيويرضيللجميعفي الواقع، هذا لأنولكل بمعنى آخر، عند اعتبارها دوال على التسلسلإنها مجرد خريطة الهوية علىبينما
الاقتباسات
- ↑ مور، إي إتش ؛ سميث، إتش إل (1922). "نظرية عامة للنهايات". المجلة الأمريكية للرياضيات . 44 (2): 102-121 . doi : 10.2307/2370388 . JSTOR 2370388 .
- ^ ( سوندستروم 2010 ، ص. 16 ن)
- ↑ ميغينسون، ص 143
- 1 2 كيلي 1975 ، ص 65-72.
- 1234567Willard 2004, pp. 73–77.
- 1234Willard 2004, p. 75.
- 12Schechter 1996, pp. 157–168.
- 123456Willard 2004, p. 77.
- 12Willard, Stephen (2012), General Topology, Dover Books on Mathematics, Courier Dover Publications, p. 260, ISBN 9780486131788.
- ↑Joshi, K. D. (1983), Introduction to General Topology, New Age International, p. 356, ISBN 9780852264447.
- ↑Howes 1995, pp. 83–92.
- ↑"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) - 123R. G. Bartle, Nets and Filters in Topology, American Mathematical Monthly, Vol. 62, No. 8 (1955), pp. 551–557.
- ↑Willard 2004, pp. 71–72.
- ↑Willard 2004, p. 76.
- ↑Aliprantis-Border, p. 32
- ↑Megginson, p. 217, p. 221, Exercises 2.53–2.55
- ↑Beer, p. 2
- ↑Schechter, Sections 7.43–7.47
References
- Sundström, Manya Raman (2010). "A pedagogical history of compactness". arXiv:1006.4131v1 [math.HO].
- Aliprantis, Charalambos D.; Border, Kim C. (2006). Infinite dimensional analysis: A hitchhiker's guide (3rd ed.). Berlin: Springer. pp. xxii, 703. ISBN 978-3-540-32696-0. MR 2378491.
- Beer, Gerald (1993). Topologies on closed and closed convex sets. Mathematics and its Applications 268. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers Group. pp. xii, 340. ISBN 0-7923-2531-1. MR 1269778.
- Howes, Norman R. (23 June 1995). Modern Analysis and Topology. Graduate Texts in Mathematics. New York: Springer-Verlag Science & Business Media. ISBN 978-0-387-97986-1. OCLC 31969970. OL 1272666M.
- كيلي، جون ل. (1975) [1955]. الطوبولوجيا العامة . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات . المجلد 27 ( الطبعة الثانية). نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-0-387-90125-1. OCLC 1365153 .
- كيلي، جون ل. (1991). الطوبولوجيا العامة . سبرينغر. ISBN 3-540-90125-6.
- ميغينسون، روبرت إي. (1998). مقدمة في نظرية فضاء باناخ . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات . المجلد 193. نيويورك: سبرينغر. ISBN 0-387-98431-3.
- شيشتر، إريك (1997). دليل التحليل وأسسه . سان دييغو: دار النشر الأكاديمية. ISBN 9780080532998تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2013 .
- شيشتر، إريك (1996). دليل التحليل وأسسه . سان دييغو، كاليفورنيا: دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-622760-4. OCLC 175294365 .
- ويلارد، ستيفن (2004) [1970]. الطوبولوجيا العامة . مينولا، نيويورك : منشورات دوفر . ISBN 978-0-486-43479-7. OCLC 115240 .
- الطوبولوجيا العامة
