子基是与拓扑有关的概念。设(X,T)为拓扑空间,S⊂T,若S的元的所有有限交的族为T的基,则称S为拓扑空间(X,T)的子基或拓扑S的子基,每一个非空集族S必是X=∪S上的某个拓扑的子基,并且该拓扑由S惟一确定,它是包含S的最小拓扑,一个拓扑可以有不同的子基,但子基确定惟一的拓扑。
子基定义
设
是拓扑空间,
。若为的所有包含的拓扑的交,则称是拓扑的子基,中的元素称为子基开集。等价定义为
设
是拓扑空间,,若中元素的一切有限交之族是集合X上的拓扑的基,则称是拓扑的子基,中的元素称为子基开集。子基相关概念
子基拓扑基
设
是拓扑空间,,若的元素都可表示为中某些元素的并,即对于,存在使得,则称是拓扑的基或拓扑基,也称为拓扑空间的基或拓扑基,中的元素称为基开集。子基邻域基
设(X,τ)是拓扑空间,τ‘为X中一点x的开邻域族。若给定包含x的任一开集U,τ‘中均存在开邻域V⊆U,则称τ‘为邻域基。
子基例子
例1 设
是任意拓扑空间,则就是它的基。例2 设X是非空集,记
则是集合X上的离散拓扑的基。子基相关定理
子基定理1
设
是拓扑空间, ,则 是拓扑 的基的充分必要条件是对于任意 ,任意 ,存在 ,使得 。证明: 必要性:对于
,因为 是 的基,从而
其中 ,所以对于任意 ,存在 ,使得
充分性:任取 ,若 ,则取 ,从而 ,若 ,则对于任意 ,存在 使得
于是 ,记 ,因此 ,又 ,所以 是 的基。子基定理2
设
是非空集X的一个子集族,则 是集合X 上的某一拓扑的基的充分必要条件是 满足下列条件(1)
;(2)对于任意
是 中某些元素的并。若
满足上述两个条件,则集合X上以 为基的拓扑是唯一的,此拓扑称为以 为基生成的集合X上的拓扑。子基定理3
设X为非空集,
,并且 ,则集合X上存在唯一拓扑以 为子基,这个拓扑称为以 为子基生成的集合X上的拓扑。证明 记
={B B是 中有限个元素的交}.因为
,从而 ,又对于 中任意两个元素的交是 中元素的有限交,可见 的任意两个元素的交属于 ,于是这个交是 中元素的并。因此,从定理2中条件的充分性可知,集合X上有拓扑 以 为它的基,所以 是此拓扑 的子基,若 *是以 为子基的集合X上的另一拓扑,则根据子基定义, *是以为基,所以,由定理2可知 *=。 例3 设
,则以 为子基生成的集合X上的拓扑是