費利克斯·豪斯道夫

費利克斯·豪斯道夫

費利克斯·豪斯道夫是德國籍數學家,拓撲學的創始人之一,對集合論和泛函分析都貢獻很大。

猶太民族在大家印象中是一個富於神秘色彩的民族, 國破家亡, 背井離鄉, 猶太人散落到世界各地. 固執的堅持自己的信仰, 自己的傳統, 生生不息, 代代相傳. 猶太名人眾多: 基督鼻祖耶穌, 共產主義之父馬克思, 科學泰斗愛因斯坦, 哲學大師弗洛伊德, 政壇名人基辛格等等. 不過也許大家不知道點集拓撲學的奠基人之一------豪斯道夫也是猶太后裔, 雖然他是一位知名數學家, 但他的猶太身份卻使他悲劇性的結束了自己的一生. 讓我們記住這位偉大的數學家!

簡介

費利克斯·豪斯道夫Felix Hausdorff
費利克斯·豪斯道夫(Felix Hausdorff, 1868年11月8日—1942年1月26日),德國數學家。他是拓撲學的創始人之一,並且對集合論泛函分析都貢獻不少。他定義和研究偏序集豪斯道夫空間豪斯道夫維度,證明豪斯道夫極大定理(Hausdorff maximality theorem)。他也以筆名Paul Mongré出版哲學和文學作品。

生平簡歷

費利克斯·豪斯道夫Felix Hausdorff

豪斯道夫在萊比錫學習數學,並在那裡任教,直至1910年獲聘往波昂任數學教授。納粹當權後,他想縱然自己是猶太人,但他是受敬重的大學教授,應可免於迫害。但他的抽象數學研究,竟然被批評為屬「猶太人」的,沒用而且「非德國」,令他在1935年失去教席。1942年,當他知悉終於避不過要被送往集中營,他與妻子和妻子的一名姊妹服毒自盡。

成就

豪斯多夫的興趣極為廣泛,不僅對數學、天文學和光學有興趣,而且也酷愛文學、哲學和藝術. 他的朋友主要是藝術家和作家.豪斯多夫曾用Dr.Paul Mongre的筆名出版了兩本詩集和一本哲學著作 (Das Chaos in Kosmischer Auslese, 1898);還有大量的富有哲理的散文和文章.在1904年曾發表一部滑稽戲的劇本 (Der Arst Seiner Ehre),這部戲在 1912年上演,獲得相當大的成功.他在1891—1896期間,曾發表過4篇天文學光學的文章以及數學中許多分支的文章.1896年成為萊比錫大學講師,1902年成為副教授.以後主要致力於數學,逐漸減少了非科學的寫作,特別是1904年以後,主要研究集論.1910年,他作為副教授去波恩大學,在那裡寫出了著名的專題著作《集論基礎》(Grundzügeder Mengenlehre),發表於1914年.這本專著影響極大,使豪斯多夫成為公認的一般拓撲學的奠基人.1913年,豪斯多夫在格賴夫斯瓦爾德(Greifswald)大學任教授.1921年回到波恩大學任教授,在波恩一直非常活躍,直到1935年,因為他是猶太人而被迫隱退.但他仍繼續從事集論和拓撲學的研究工作.他的成果只能在國外發表.1941年,他作為猶太人將被送到拘留營去.當拘留變得緊迫時,豪斯多夫和他的妻子、妻妹一起於1942年1月26日自殺于波恩.

豪斯多夫在數學的集合論、拓撲學、連續群理論、泛函分析、數論、機率論、幾何學等許多分支中都有建樹、最主要的貢獻是在集合論和點集拓撲學方面.

豪斯多夫將他的前輩導入的一些概念給予適當的概括,導入了許多新的觀念、方法和定理,發展為有系統的完美的理論,並為進一步發展提供了強大的動力.他是點集拓撲和度量空間的一般理論的創建者.

1906年,弗雷歇導入可數緊空間的概念,豪斯多夫於1914年給出了在豪斯多夫空間X中,X的任一無限子集有聚點為可數緊空間的特徵之一,並在度量空間中建立了序列緊性和可數緊性的等價性.他證明了任一可度量化空間X是第二可數的若且唯若X是可分的,以及緊可度量化空間是可分的.

關於連續擴張問題,豪斯多夫在1919年建立了:設A為可度量化空間X的閉子空間,則對X上的任一度量ρ,任一連續函式f:A→I確定X上f的連續擴張F為

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豪斯多夫《集論基礎》指出緊可度量化空間X到可度量化空間Y的任一連續映射f:X→Y關於空間X和Y上分別為ρ和σ的距離是一致連續的.

全有界空間的概念也是豪斯多夫《集論基礎》導入的,並在1927年證明了全有界度量空間是可分的[6].

1914年,豪斯多夫證明了任一度量空間等距於某完備度量空間的子空間,刻畫了度量空間的完備化空間,證明了每個自稠密的完備度量空間含有子空間同胚於康托爾集,還證明了在所有完備可度量化空間中貝爾(Baire)綱定理成立.1927年又證明了完備化空間的唯一性.

Л.C.亞歷山德羅夫(AлeKcaHДpoЬ)對可分空間證明了完備度量化性關於Gδ集是可繼承的,豪斯多夫將此結果推廣於任意可度量化空間(1924).

豪斯多夫和亞歷山德羅夫分別於1927和1925年獨立地證明了每個非空緊可度量化空間是康托爾集的連續象,即二進空間.這個結果對點集拓撲學的發展富有啟發意義.

設M是可度量化空間X的閉子空間,豪斯多夫於1930年證明了子空間M上的任一距離可擴張為空間X上的距離.

設f:M→L為可度量化空間X的閉子空間M到度量空間L上的連續映射,豪斯多夫證明了如果空間L可作為度量空間Y的閉子空間等距嵌入Y中[14],則f可擴張為連續映射F:X→Y,使限制F|X\M是X\M到Y\L上的同胚.

設2X為度量空間(X,ρ)的所有有界非空閉子集族,令

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為A和B的距離,則(2X,ρh)為度量空間.稱ρh(A,B)為豪斯多夫距離(1914).(X,ρ)等距於(2X,ρh)的閉子空間.但空間X上兩個等價的全有界距離ρ和σ,由ρh和σh在2X上導入的拓撲未必相同.豪斯多夫距離在度量空間的超空間理論中起著重要作用.

W.謝爾品斯基(Sierpinski)於1930年證明了若度量空間Y是可分完備可度量化空間X在開映射下的連續象,則Y是完備可度量化的.1934年,豪斯多夫證明了若可度量化空間Y是完備可度量化空間X在開映射下的連續象,則Y是完備可度量化的.以後E.麥克(Michael)又推廣於仿緊空間Y.

連通性的概念是M.E.C.若爾當(Jordan)於1893年研究平面的緊子集類時導入的.豪斯多夫推廣於抽象空間並開始了系統研究.在《集論基礎》中包含連通集的一些簡單性質,連通分支、擬分支的定義,以及關於緊度量空間的擬連通分支的性質等.該書還導入繼承不連通空間.

極不連通空間是M.H.斯通(Stone)在1937年定義的,但βN\N不是極不連通的事實本身卻是由豪斯多夫證明的(1936).

集X上的距離ρ稱為非阿基米德的,如果對所有x,y,z∈X,有

ρ(x,z)≤max[ρ(x,y),ρ(y,z)].

豪斯多夫證明了非空可度量化空間X,IndX=0若且唯若在空間X上存在非阿基米德距離(1934).

描述集合論方面,豪斯多夫《集論基礎》中研究了有序集的理論,如將序型分類,序型的有序積,有序集的表示等問題.他引入的極大原理可用來代替超限歸納法,是和選擇公理、良序原理、圖基(Tukey)引理、庫拉托夫斯基(Kuratowski)引理等命題等價的.

豪斯多夫提出的Rn中單位球分解(1914),在空間轉動理論及變換群的分剖結果的基礎上,用選擇公理證明了使人感到奇怪的分球定理.以後導致S.巴拿赫(Banach)的分球悖論(1924),即把一個球切成有限個片段,然後重新組合,可得到與原球有相同尺寸的兩個球.這一悖論使人懷疑選擇公理,引起數學界的極大重視,從而推進數學基礎的發展.

豪斯多夫還徹底解決了布萊爾集的基數定理(1916),這是和亞歷山德羅夫同年獨立解決的.他還提出了豪斯多夫運算(1927),豪斯多夫遞歸公式(1914)等.

1914年,豪斯多夫提出測度問題:是否存在Rn的每個子集均可測的有限可加測度?1923年,他證明了當n=1,2時存在無限多個解,當n≥3時無解.

在數學分析中,豪斯多夫從事矩量問題的研究並獲得重要結果,解決了有限區間的矩量問題及矩量的性質.他還得出了求和法及有關傅立葉係數的定理(1921).

連續群理論中,豪斯多夫建立了重要的代數算法,導出並研究了群論符號的指數公式(1906).他也給出華林(Waring)問題的簡化證明(1909)並提出過任意非整維數(1919).

豪斯多夫的工作對現代數學的形成和發展起著重要作用,以致現代數學中的某些術語是以豪斯多夫的名字命名的.如豪斯多夫公理、豪斯多夫空間、豪斯多夫距離、豪斯多夫一致空間、豪斯多夫拓撲群、豪斯多夫極大原理、豪斯多夫運算、豪斯多夫遞歸公式、豪斯多夫-楊(Young)定理等.

作品

中文名稱: 幾個特殊的自相似集的維數計算
論文編號: 3273996
英文名稱: The Calculation of Dimension of Several Special Self-Similar Sets
學位類型: 碩士畢業論文
專業: 套用數學
關鍵字: 豪斯道夫維數 盒維數 自相似集

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