度量空间为什么含于拓扑空间呢?

 一、相关定义   拓扑空间的定义如下:   定义1. 设X是一非空集合,X的一个子集族称为X的一个拓扑,如果它满足:   (1)都包含在中   (2)中任意多个成员的并集仍在中   (3)中有限多个成员的交集仍在中   度量空间的定义如下:   定义2. 集合X上的一个度量是一个映射:,它满足   (1)正定性. , ,, 当   (2)对称性. ,   (3)三角不等式. ,   当集合X上规定了一个度量后,称为度量空间。

从相关定义中看出,若将度量空间中的开子集取作球形邻域,则拓扑空间是度量空间的推广。常见的度量空间有下面的一些例子:   例1:欧氏空间赋予距离拓扑后为度量空间。   例2:空间X赋予如下度量:,则X为度量空间。   例3:对实数上的闭区间上连续函数空间,我们可以赋予如下最大模范数诱导的度量,即任意两个连续函数的的距离为这两函数差的最大模,同样对于可导函数,光滑函数都有类似的定义。

  例4:在辛几何中,在哈密顿微分同胚群中Hofer曾定义了如下度量:   从其诱导的范数称为Hofer范数,该范数是研究辛拓扑、辛嵌入的强有力武器。   二、相关性质   度量空间中许多性质都发源于欧氏空间,它们满足、、、分离公理与、可数公理,但有许多性质到拓扑空间就不再保持。例如可分性就不再保持。

  命题1:可分度量空间的子空间也是可分的。   证明:不妨假设X是可分的度量空间,A是X的子空间,B为X的可数稠密子集。下面证明为A的可数稠密子集。   首先证明为A的可数子集。因为B为可数子集,可数集的子集仍为可数集,所以为A的可数子集。   其次证明为A的稠密子集,此时需要在子空间拓扑下讨论,即需证明A中任何开集与的交不空,由子空间拓扑定义,A中开集u为X中开集P与A的交,即.又因为B为X的稠密子集,即X的任何开集与B的交非空。

所以,从而得证。   但可分拓扑空间的子空间一般是不可分的,例子参见[1]。   仍有许多例子在度量空间中部成立,但在拓扑空间中是成立的。比如在拓扑空间X中,序列,一般推不出,但在可余拓扑空间中,我们有如下命题:   命题2:在实数空间R中赋予如下的余可数拓扑,,若有序列,则当n充分大时。   证明:在上,序列意味着对X 的任意邻域u,当n充分大时,都在u中,而中的开集为可数集的余集。

故我们取U=,此U为包含x的开邻域,但U中不含,此与矛盾。故当n充分大时。   命题3:f为拓扑空间到实数的连续映射,其中,则f为常值映射。   证明:假设f不是常值映射,即有实数c,d且和x,y有如下式子,。我们取c,d的邻域u,v使得u,v均为开集且互不相交。因为f为连续映射,所以开集的逆像为开集,记u,v的逆像集为p,q。

中国当代最著名的数学家有哪几位?

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数学对于物理学来说,它到底多么重要,仅仅只是工具吗?

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