在拓扑学和相关的数学分支中,豪斯多夫空间、分离空间或T2 空间是其中的点都“由邻域分离”的拓扑空间。在众多可施加在拓扑空间上的分离公理中,“豪斯多夫条件”是最常使用和讨论的。它蕴涵了序列、网和滤子的极限的唯一性。豪斯多夫得名于拓扑学的创立者之一费利克斯·豪斯多夫。豪斯多夫最初的拓扑空间定义把豪斯多夫条件包括为
公理。
假设 X 是拓扑空间。设 x 和 y 是 X 中的点。我们称 x 和 y 可以“由邻域分离”,如果存在 x 的邻域 U 和 y 的邻域 V 使得 U 和 V 是不相交的 (U ∩ V = ∅)。X 是
豪斯多夫空间如果任何两个X 的独特的点可以由邻域分离。这时的豪斯多夫空间也叫做 T2 空间和分离空间的原因。
在这些条件之间的联系如下。拓扑空间是豪斯多夫空间,当且仅当它是预正则空间和
柯尔莫果洛夫空间的二者(就是说独特的点是拓扑可区分的)。拓扑空间是预正则空间,当且仅当它的柯尔莫果洛夫商空间是豪斯多夫空间。
在数学分析所遇到的几乎所有空间都是豪斯多夫空间;最重要的实数是豪斯多夫空间。更一般的说,所有度量空间都是豪斯多夫空间。事实上,在分析中用到的很多空间,比如拓扑群和拓扑流形在其定义中明确的声明了豪斯多夫条件。
伪度量空间典型的不是豪斯多夫空间,但是它们是预正则的,并且它们在分析中通常只用于构造豪斯多夫gauge空间。实际上,在分析家处理非豪斯多夫空间的时候,它至少要是预正则的,他们简单的把它替代为是豪斯多夫空间的它的柯尔莫果洛夫商空间。
相反的,在
抽象代数和代数几何更经常见到非预正则空间,特别是作为在代数簇或交换环谱上的Zariski拓扑。他们还出现在直觉逻辑的模型论中: 所有完全
Heyting代数都是某个拓扑空间的开集的代数,但是这个空间不需要是预正则的,更少见豪斯多夫空间。
博雷尔集类是深入讨论函数的连续性、可微性、可积性时必不可少的重要集类。由R中半开区间组成的半环所生成的σ代数,称为R上的博雷尔集类。也可定义为R中的闭集(开集)全体生成的σ代数。它是由博雷尔于1898年引入的,故以此而命名。这种集类在测度论、概率论、遍历理论等数学分支中均有广泛应用。在一般
拓扑空间中可类似地引入博雷尔集。
测度,是数学术语,释义是构造一个集函数,它能赋予
实数集簇М中的每一个集合E一个非负扩充实数m(E)。我们将此集函数称为E的测度。测度有计数测度、勒贝格测度、哈尔测度、概率测度等。构造一个集函数,它能赋予
实数集簇М中的每一个集合E一个非负扩充实数m(E)。我们将此集函数称为E的测度。
定义1:构造一个集函数,它能赋予
实数集簇М中的每一个集合E一个非负扩充实数mE。我们将此集函数称为E的测度。
定义2:设Γ是集合X上一
σ代数,ρ :Γ →R∪{ +∽ }是一集合函数,且ρ满足:
则称ρ是定义在X上的一个测度,Γ中的集合是
可测集,不在Γ中的集合是
不可测集。特别的,若ρ(X) = 1 ,则称ρ为概率测度。
勒贝格测度是赋予
欧几里得空间的子集一个长度、面积、或者体积的标准方法。它广泛应用于
实分析,特别是用于定义
勒贝格积分。可以赋予一个体积的集合被称为
勒贝格可测;勒贝格
可测集A的体积或者说测度记作λ(A)。一个值为∞的
勒贝格测度是可能的,但是即使如此,在假设
选择公理成立时,R的所有子集也不都是勒贝格可测的。
不可测集的“奇特”行为导致了
巴拿赫-塔斯基悖论这样的命题,它是选择公理的一个结果。
如果A表示的是区间I1 ×I2 × ... ×In的
笛卡尔积,那么A是勒贝格可测的,并且 其中 |I| 表示区间I的长度。 如果A是
有限个或可数个两两互不相交的勒贝格
可测集的并,那么A也是勒贝格可测的,并且λ(A) 就是这些可测集的测度的和(或
无穷级数的和)。 如果A勒贝格可测的,那么它的
补集(相对于R)也是可测的。 对于每个勒贝格可测集A,λ(A) ≥ 0 。 如果A与B是
勒贝格可测的,且A是B的
子集,那么λ(A) ≤ λ(B)。 (由 2, 3 及 4可得。) 可数多个是勒贝格可测集的交或者并仍然是勒贝格可测的。 (由2,3 可得)。 如果A是一个
开集或
闭集,且是R(甚至Borel集,见
度量空间,待补)的子集,那么A是勒贝格可测的。 如果A是一个勒贝格
可测集,并有 λ(A) = 0 ,则A的任何一个子集B的勒贝格测度λ(B)=0。 如果A是
勒贝格可测的,x是R中的一个元素,A关于x的
平移(定义为A+x= {a+x:a∈A})也是勒贝格可测的,并且
测度等于A. 如果A是勒贝格可测的,δ > 0,则A关于δ的扩张(定义为)也是勒贝格可测的,其测度为。 更广泛地说,设T是一个
线性变换,A是一个R的勒贝格可测
子集,则T(A)也是勒贝格可测的,其测度为。 如果A是R的
勒贝格可测子集,f是一个A到R上的连续
单射函数,则f(A)也是勒贝格可测的。