贝尔纲定理断言:完备的度量空间必是第二纲集。贝尔纲定理是
区间套定理的发展与提高,在证明许多存在定理时是很有用的。
(BCT1)每一个
完备度量空间都是贝尔空间。更一般地,每一个
同胚于某个
完备伪度量空间的
开子集的拓扑空间都是贝尔空间。因此每一个完备可度量化的拓扑空间都是贝尔空间。(BCT2)每一个局部紧
豪斯多夫空间都是贝尔空间。其证明类似于前一个陈述;有限交集性质取得了完备性扮演的角色。
注意从以上任何一个命题都不能推出另一个,因为存在一个不是局部紧的
完备度量空间(带有定义如下的度量的
无理数),也存在一个不
可度量化的局部紧
豪斯多夫空间(不可数福特空间)。参见以下文献中的Steen and Seebach。
BCT1和BCT2的证明需要
选择公理的某种形式;实际上,BCT1与选择公理的一个较弱的版本——相依选择公理等价。
BCT1也表明每一个没有
孤立点的
完备度量空间都是不可数的。(如果X是一个可数的完备度量空间且没有孤立点,那么在X中每一个
单元素集合都是无处稠密的,因此X在它本身内是第一纲)。特别地,这证明了所有
实数所组成的集合是不可数的。
实数空间R;无理数,其度量定义为d(x, y) = 1 / (n + 1),其中n是使x和y的
连分数展开式不同的第一个指标(这是一个完备度量空间);
康托尔集。