單調收斂空間

單調收斂空間(monotone convergence space)一類特殊的拓撲空間。 拓撲空間是歐幾里得空間的一種推廣。給定任意一個集,在它的每一個點賦予一種確定的鄰域結構便構成一個拓撲空間。拓撲空間是一種抽象空間,這種抽象空間最早由法國數學家弗雷歇於1906年開始研究。1913年他考慮用鄰域定義空間,1914年德國數學家豪斯多夫給出正式定義。

概念

單調收斂空間(monotone convergence space)是一類特殊的拓撲空間。設X為T拓撲空間,≤是X上的特殊化序。若(X,≤)的任意定向子集D有上確界,並且對於X的任意開集U,由sup D∈U可推出D∩U≠∅,則稱X為單調收斂空間。X是單調收斂空間,若且唯若(X,≤)中每一定向網都有上確界,並且收斂於此上確界,其中≤是X上的特殊化序。若L是完全格,則(L,σ(L))是單調收斂空間,其中σ(L)是L上的斯科特拓撲。入射空間是單調收斂空間。若f:X→Y是單調收斂空間X到拓撲空間Y的連續函式,則關於X與Y的特殊化序,f是保定向上確界的。

拓撲空間

拓撲空間是歐幾里得空間的一種推廣。給定任意一個集,在它的每一個點賦予一種確定的鄰域結構便構成一個拓撲空間。拓撲空間是一種抽象空間,這種抽象空間最早由法國數學家弗雷歇於1906年開始研究。1913年他考慮用鄰域定義空間,1914年德國數學家豪斯多夫給出正式定義。豪斯多夫把拓撲空間定義為一個集合,並使用了“鄰域”概念,根據這一概念建立了抽象空間的完整理論,後人稱他建立的這種拓撲空間為豪斯多夫空間(即現在的T2拓撲空間)。同時期的匈牙利數學家裡斯還從導集出發定義了拓撲空間。20世紀20年代,原蘇聯莫斯科學派的數學家П.С.亞里山德羅夫與烏雷松等人對緊與列緊空間理論進行了系統研究,並在距離化問題上有重要貢獻。1930年該學派的吉洪諾夫證明了緊空間的積空間的緊性,他還引進了拓撲空間的無窮乘積(吉洪諾夫乘積)和完全正規空間(吉洪諾夫空間)的概念。

20世紀30年代後,法國數學家又在拓撲空間方面做出新貢獻。1937年布爾巴基學派的主要成員H.嘉當引入“濾子”、“超濾”等重要概念,使得“收斂”的更本質的屬性顯示出來。韋伊提出一致性結構的概念,推廣了距離空間,還於1940年出版了《拓撲群的積分及其套用》一書。1944年迪厄多內引進雙緊緻空間,提出仿緊空間是緊空間的一種推廣。1945年弗雷歇又提出抽象距的概念,他的學生們進行了完整的研究。布爾巴基學派的《一般拓撲學》亦對拓撲空間理論進行了補充和總結。

此外,美國數學家斯通研究了剖分空間的可度量性,1948年證明了度量空間是仿緊的等結果。捷克數學家切赫建立起緊緻空間的包絡理論,為一般拓撲學提供了有力工具。他的著作《拓撲空間論》於1960年出版。近幾十年來拓撲空間理論仍在繼續發展,不斷取得新的成果。

特殊化序

特殊化序是拓撲空間上一類特殊的序。若(X,Ω(X))是T拓撲空間,x,y∈X.定義x≤y,若且唯若x∈{y},則≤是X上的一個自反、反對稱、傳遞的關係,稱≤為拓撲空間X上的特殊化序,或≤是由Ω(X)誘導的特殊化序。當X是T空間時,X上的特殊化序是平凡序(即x≤y,若且唯若x=y)。若f:X→Y是連續函式,則f保特殊化序,即由x≤y可推出f(x)≤f(y),其中≤與≤分別是X與Y上的特殊化序。當L是定向完全偏序集時,L上的斯科特拓撲σ(L)誘導的特殊化序是L上的原有的序。定向完全偏序集L上的不同的拓撲可以誘導同一個特殊化序≤,並且≤是L上的原有的序。在這些拓撲中,最粗的拓撲是上拓撲ν(L),最細的拓撲是亞歷山德羅夫拓撲γ(L),其中γ(L)是由L的所有上集(即滿足條件A=↑A的集合A)組成的拓撲。若(X,Ω(X))是索伯空間,並且(X,≤)是定向完全偏序集,則由Ω(X)誘導的特殊化序是≤,若且唯若Ω(X)細於(X,≤)上的上拓撲,並且粗於(X,≤)上的斯科特拓撲。

上確界

上確界是序論的基本概念之一。設X是偏序集P的子集,如果X的上界的集合中有最小元,則稱此最小元為X的上確界,記為sup X(或∨X或l.u.b.X);對偶地可以定義下確界,記為inf X(或∧X或g.l.b.X)。上、下確界是皮爾斯(Peirce,C.S.)首先研究的。

數集的最小上界。稱β是實數集合E的上確界,記為β=sup E或lub E,是指:

1.β是E的上界,即對任意x∈E,有x≤β.

2.若b是E的上界,則β≤b(即β是最小上界);或比β小的數不是E的上界,即對任意ε>0,存在x∈E,使x>β-ε。

β是E的最大元,若且唯若β=sup E,且β∈E。當非空實數集E沒有上界時,常以sup E=+∞表示;當它有上界時,上確界必存在,即上確界是實數。

入射空間

入射空間是一類特殊的拓撲空間。設X是T拓撲空間。若對於任意拓撲空間Z與任意連續映射f:Z→X,f可連續延拓到以Z為子空間的任意空間Y上,則稱X是入射空間。最簡單的入射空間是謝爾品斯基空間。設S={0,1}是兩點集,S上的拓撲

Ω(S)={∅,{1},S},

則(S,Ω(S))稱為謝爾品斯基空間。T空間X是入射空間,若且唯若X是謝爾品斯基空間S的某個冪S的收縮核,即,存在連續函式f:S→S使得f=f且f的值域同胚於X。入射空間的收縮核是入射空間。入射空間的乘積是入射空間.入射空間與連續格有密切的聯繫。若L是連續格,則(L,σ(L))是入射空間,其中σ(L)是L上的斯科特拓撲。反之,若(X,Ω(X))是入射空間,≤是由Ω(X)誘導的特殊化序,則(X,≤)是連續格,並且Ω(X)等於X上的斯科特拓撲σ(X)。

斯科特拓撲

斯科特拓撲是完全格上的一類常用拓撲。設L是完全格,U是L的子集。若U滿足以下條件:

1.U=↑U,其中↑U={x∈L|u∈U,x≥u};

2.對於任意定向集D,若sup D∈U,且

D∩U≠∅;

則稱U為L的斯科特開集。L的所有斯科特開集的集族是L上的一個拓撲,稱為L上的斯科特拓撲,記為σ(L)。若U∈σ(L),則稱L-U為斯科特閉集。A是斯科特閉集,若且唯若A=↓A,其中

↓A={x∈L|u∈A,x≤u},

並且A對於定向上確界關閉,即,若D是定向集且DA,則sup D∈A.(L,σ(L))是一個T拓撲空間。對於任意x∈L,{x}=↓x,其中↓x=↓{x}。當L是連續格時,{↟x|x∈L}是σ(L)的拓撲基,並且對於任意x∈L,XL,有

int↑x=↟x, int X=∪{↟u|↟uX},

其中int表示內部運算。當L是連續格時,(L,σ(L))是局部緊的索伯空間。若L是完全格,則L是連續格,若且唯若σ(L)是完全分配格。利用斯科特拓撲σ(L)可以刻畫L的格論性質,這是研究連續格與連續格上的拓撲的一個重要動力。在完全格上引入拓撲的最早陳述是丹伊(Day,B.J.)和凱利(Kelly,G.M.)於1970年對於拓撲空間的開集格情況提出的。英國數學家斯科特(Scott,D.S.)於1972年的論文“連續格”中定義的拓撲最為有用。艾斯貝爾(Isbel,J.R.)於1975年稱這個拓撲為斯科特拓撲。在對斯科特拓撲的研究中,勞森(Lawson,J.D.)、霍夫曼(Hofmann,K.H.)、斯特拉克(Stralka,A.)等人做出了重要的貢獻。斯科特拓撲的定義可以自然地推廣到L是定向完全偏序集的情況,此時L上的斯科特拓撲仍記為σ(L)。

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