离散拓扑(discrete topology)一类特殊的拓扑。设X为任意非空集合,则由X的所有子集组成的
拓扑称为X上的离散拓扑。它是X上的最细拓扑。由此得到的
拓扑空间称为离散拓扑空间或离散空间。
介绍
拓扑学是一门十分重要的基础性的数学分支,它的许多概念、理论和方法在数学的其他分支有着广泛的应用,有的甚至已成为通用语言。拓扑学有多个研究方向,如一般拓扑学、
代数拓扑学、
微分拓扑学,低维流形等。离散拓扑空间是点集拓扑学中一种最简单的拓扑空间,但是它对于整个拓扑学脉络的理解起着非常重要的作用。
预备知识
定义1设X是一个集合,T是X的一个子集族。如果T满足如下条件:
① X, ∈T;
②若A,B∈T,则A∩B∈T;
③若 ,则∪A∈T1A∈T;
则称T是X的一个拓扑。
如果T是集合X的一个拓扑,则X叫做拓扑T的空间,偶对(X,T) 是一个拓扑空间。在不引起混淆或无须指出拓扑时,直接称X是拓扑空间。此外,T的每一个元素都叫做拓扑空间(X,T) 或X中的一个开集。
定义2设X是一个集合。令T = P(x) ,即由X的所有子集构成的族。由定义1可知T是X的一个拓扑,称为X的离散拓扑,并且称(X,T) 为一个离散拓扑空间。在离散拓扑空间(X,T) 中,X的每一个子集都是开集。
概念性质
离散拓扑(discrete topology)一类特殊的拓扑。设X为任意非空集合,则由X的所有子集组成的
拓扑称为X上的离散拓扑。它是X上的最细拓扑。由此得到的
拓扑空间称为离散拓扑空间或离散空间。
若X为离散空间,则X的任意点都是孤立点。若A是X的任意子集,则A是X的既开又闭的集,并且A的边界为空集。在X上定义的任意映射都是连续的。离散空间恒可度量化,它满足一切分离公理,是局部紧空间,是
第一可数空间。多于一点的离散空间是局部连通的但不是连通的,也不是道路连通的。离散拓扑分有限离散拓扑、可数离散拓扑和不可数离散拓扑三类。根据X分别是
有限集、
可数集和
不可数集,容易给出它们的定义。它们的拓扑性质也不尽相同,如有限离散拓扑是紧、可数紧、序列紧的,其他二者不是。而不可数离散拓扑不是可分的、第二可数的、 紧的、林德勒夫的,其他二者却是。
空间性质
有限集X的离散拓扑为使X为
豪斯多夫空间的唯一拓扑。
性质1集合X的离散拓扑T是X的最大拓扑,即对X的每一个拓扑T1,均有。
证明 由拓扑T1的定义可得: 对 A∈T1,有A∈ P(x)。此外,T是X的离散拓扑意味着T =P(x) ,因此,A∈T,从而由A的任意性可知。
性质2离散拓扑空间(X,T) 中:
①点x的邻域系是Ux= A X | x∈ A},即凡是X的包含x的子集都是x的邻域。
② X的每一个子集既开又闭。
证明 对任意的x∈X,有{x}∈P(x)= T,故{x} 是开集。另外,对任意的x ∈ A X,有x∈{x} A,从而由邻域的定义可知A是X的邻域。
设A是X中的任一子集,那么有A∈P(x)=T,即A是开集。另一方面,由X ~ AX可得Ac∈P(x)= T, 故A是闭集。
注: 一般拓扑空间的子集也可能是既不开也不闭的。
性质3离散拓扑空间(X,T) 中,若AX,则A的导集A' = ,即A中不含有任何一个聚点。
证明 对任意的x∈X,存在x的一个开邻域{x} ,使得{x}∩(A -{x} )= ,从而x不是A的聚点,因此,由x的任意性可得:集合A中不含有任何一个聚点,即A' = 。