邻域


邻域 (正體)

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在平面上集合 V 是点 p 的邻域,如果围绕 p 小圆盘包含在 V 中。
矩形不是它的任何一角的邻域。

拓扑学和相关的数学领域中,邻域拓扑空间中的基本概念。直觉上说,一个点的邻域是包含这个点的集合,你可以稍微“抖动”一下这个点而不离开这个集合。

这个概念密切关联于开集内部的概念。

目录

定义

如果 X拓扑空间pX 中的一个点,p邻域是集合 V,它包含了包含 p开集 U

p \in U \subseteq V

注意 V 的邻域自身不必须是开集。如果 V 是开集则它被称为开邻域。某些作者要求邻域是开集,所以注意约定是很重要的。

一个点的所有邻域的搜集叫做在这点上的邻域系统

如果 SX 的子集,S邻域是集合 V,它包含了包含 S 的开集 U。可得出集合 VS 的邻域,当且仅当它是在 S 中的所有点的邻域。

在度量空间中

平面上的集合 SS 的一致邻域 V

度量空间 M = (X,d) 中,集合 V 是点 p邻域,如果存在以 p 为中心和半径为 r开球

B_r(p) = B(p;r) = \{ x \in X \mid d(x,p) < r \}

它被包含在 V 中。

V 叫做集合 S一致邻域,如果存在正数 r 使得对于 S 的所有元素 p

B_r(p) = \{ x \in X \mid d(x,p) < r \}

被包含在 V 中。

对于 r>0 集合 Sr-邻域 SrX 中与 S 的距离小于 r 的所有点的集合(或等价的说 Sr 是以 S 中一个点为中心半径为 r 的所有开球的并集)。

可直接得出 r-邻域是一致邻域,并且一个集合是一致邻域当且仅当它包含对某个 r 值的 r-邻域。

例子

给定实数集合 R 带有平常的欧几里德度量和如下定义的子集 V

V:=\bigcup_{n \in \mathbb{N}} B\left(n\,;\,\frac{1}{n}\right)

V自然数集合 N 的邻域,但是不是这个集合的一致邻域。

基于邻域的拓扑

上述定义在开集的概念早已定义的条件下是有用的。有一种可供替代的方式来定义拓扑,通过首先定义邻域系统,并接着定义开集为包含它们的每个点的邻域的集合那些集合。

X 上的邻域系统是滤子 N(x)(在集合 X 上)到每个 X 中的 x 的指派,使得

  1. x 是每个 N(x) 中的 U 的元素,
  2. 每个 N(x) 中的 U 包含某个 N(x) 中的 V 使得对于每个 V 中的 y 有着 UN(y) 中。

可以证明这两个定义是兼容的,就是说从使用开集定义的邻域系统获得的拓扑就是最初的拓扑,反之从邻域系统出发亦然。

引用

  • Kelley, John L.(1975).General topology.New York: Springer-Verlag.ISBN 0387901256. 
  • Bredon, Glen E.(1993).Topology and geometry.New York: Springer-Verlag.ISBN 0387979263. 
  • Kaplansky, Irving(2001).Set Theory and Metric Spaces.American Mathematical Society.ISBN 0821826948. 

参见







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