映射空间
拓扑学的基本概念
映射空间亦称函数空间,拓扑学的一个基本概念。它是一类重要的拓扑空间,设X,Y是集合,F为X到Y的映射组成的族,在F上引入拓扑使之成为拓扑空间,则称F为映射空间。在映射空间理论中常见的拓扑有点态收敛拓扑紧开拓扑一致收敛拓扑紧收敛拓扑等。
点式收敛拓扑
设X为一个集合, 为一个拓扑空间.从X到Y的所有映射构成的集合记作
={ 为映射}.
实际上,它就是以X为指标集的笛卡儿积 对 ,令 为 的第x个投射,则对 恰为映射f在点x处的像,因此,我们将投射 改称为 在点x∈X处的赋值映射。
另一方面, 的积拓扑 便是以 ={ 为 中的开集,x∈X }为子基的拓扑,并称 为 的点式收敛拓扑,而 称为从集合X到拓扑空间 的映射空间(点式收敛拓扑)。
由于映射空间(点式收敛拓扑)是一类特殊的拓扑积空间,因此,关于拓扑积空间的一般理论全部适用于它,无须另行证明。
定理1 设X为一个集合, 为一个拓扑空间,则映射空间 (点式收敛拓扑)为 空间 Y为平庸拓扑空间,或者X为至多可数集并且Y为 空间。
定理2 设X为任一集合,Y为一个拓扑空间,则映射空间 (点式收敛拓扑)为 ( 正则,完全正则,连通,路连通,紧致)空间 Y为 ( ,正则,完全正则,连通,道路连通,紧致)空间。
对于连续映射,我们引进
定义2 设 与 为两个拓扑空间, 为从 到 的所有连续映射构成的集合,则 ,C(X,Y) 作为映射空间 (点式收敛拓扑)的子拓扑空间称为从拓扑空间 到拓扑空间 的连续映射空间(点式收敛拓扑),并且C(X,Y) 的拓扑也称为点式收敛拓扑。
C(X,Y) 作为 的子拓扑空间,自然可以继承 的许多拓扑性质.例如,当Y为 ( ,正则、完全正则、连通、道路连通、紧致)时,由可积性知,映射空间 (点式收敛拓扑)为 ( ,正则,完全正则、连通、道路连通、紧致)空间,再根据遗传性,连续映射空间C(X,Y) (点式收敛拓扑)也为 ( ,正则,完全正则、连通、道路连通、紧致)空间。
一致收敛度量
定义3 设X为一个集合,﹙Y,ρ﹚ 为一个度量空间,记 为从X到Y的所有映射构成的集合,定义
容易验证 为 的一个度量,称它为 的一致收敛度量,度量空间 称为映射空间(一致收敛度量),由一致收敛度量 诱导出来的拓扑 称为 的一致收敛拓扑.拓扑空间 称为映射空间(一致收敛拓扑)。
当 为一个拓扑空间时,从 到 的所有连续映射构成的集合 作为度量空间 的子度量空间,称为连续映射空间(一致收敛度量),此时它的度量也称为一致收敛度量;它作为拓扑空间 的子拓扑空间称为连续映射空间(一致收敛拓扑),此时它的拓扑也称为一致收敛拓扑。
定理3设X为集合,﹙Y,ρ﹚ 为一个度量空间.在度量空间 (一致收敛度量)中的一个序列 收敛于 序列 一致收敛于 ,即 ,当 时,
定理4 设X为一个集合,﹙Y,ρ﹚ 为一个完备度量空间,映射空间(一致收敛度量) 也为一个完备度量空间
定理5 设 为一个拓扑空间, ﹙Y,ρ﹚为一个度量空间,则从 到 的所有连续映射构成的集合 为映射空间(一致收敛拓扑)中的一个闭集,因此,度量空间C(X,Y) (一致收敛度量)也是一个完备度量空间。
紧开拓扑
定义4 设X与Y为两个拓扑空间,W为X的全体紧集构成的集族,则从X到Y的全体映射构成的集合 的W一开拓扑 称为 的紧开拓扑,拓扑空间( , )称为映射空间(紧开拓扑)。
从X到Y的全体连续映射构成的集合C(X,Y) 作为映射空间 (紧开拓扑)的子拓扑空间称为连续映射空间(紧致一开拓扑);并且 的紧开拓扑 在C(X,Y)上的限制 也称为C(X,Y) 的紧开拓扑。
定理6 设X与Y为两个拓扑空间, 与 分别为从X到Y的全体映射构成的集合 的点式收敛拓扑与紧开拓扑,则 。
定理7 设X与Y为两个拓扑空间,如果Y为 空间,则映射空间 (紧开拓扑)以及连续映射空间C(X,Y) (紧致一开拓扑)也为 空间。
定理8 设X为紧空间,﹙Y,ρ﹚ 为一个度量空间,则连续映射空间C(X,Y) 的一致收敛拓扑与紧开拓扑相同。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:46
目录
概述
点式收敛拓扑
参考资料