定義
設X是非空集合,對於X中任意的兩個元素x與y,按某一法則都對應唯一的實數d(x,y),而且滿足下述三條公理:
(1)(非負性)d(x,y)≥0,[d(x,y)=0,若且唯若x=y];
(2)(對稱性)d(x,y)=d(y,x);
(3)(三角不等式)對於任意的x,y,z∈X,恆有d(x,y)≤d(x,z)+d(z,y)。
則稱d(x,y)為x與y的 距離,並稱X是以d為距離的 距離空間,記作(X,d)。通常,在距離已被定義的情況下,(X,d)可以簡單地將X中的元素稱為X中的點 。
點集
這裡用抽象的距離 代替R中的絕對值 ,用開球 代替R中的對稱開區間 。
設(X,d)為距離空間,則可依次定義概念 :
開球
設 稱X中的點集
是以 為中心,以 為半徑的 開球;又稱為 的 鄰域。
閉球
設 稱
是以 為中心,以 為半徑的 閉球。
球面
設 稱
是以 點為中心,以 為半徑的 球面。
內點
設 若存在 的 鄰域 則稱點 為E的 內點,E的內點全體稱為E的 內部記為E。
開集
設 若G中每一點都是其內點,則稱G為 開集。
閉集
設 若 為開集,則稱F為 閉集。
鄰域
包含 的任一開集均稱為 的一個鄰域,特別稱 是 的 球形鄰域,有時也簡稱 鄰域。
聚點
設 若 的每一個鄰域中均含有E的無窮多個點,則稱 為E的 聚點或 極限點,E的聚點可以在E中也可不在E中, 為E的聚點可等價定義為: 的每個鄰域中含有E的點x,但 。
導集
E的聚點的全體稱為E的 導集,記為。
閉包
設 的閉包 定義為 中的點又稱為E的 接觸點。可以知道 的充要條件是 因此E的閉包 又可定義為與E的距離為0的一切點的全體,E的 聚點( 極限點)必是E的 接觸點,反之則不然。
孤立點
、邊界、有界集、直徑
若用 不含在E中的E的聚點集合,則有
(其中 ).
設 若 的某一鄰域中沒有除 以外的E的其他點,則稱 為E的 孤立點。稱 為E的 邊界;設 若則稱E為 有界集;稱 為E的 直徑,如果 的直徑 ,則E是 有界集 。