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子基介绍

发布时间:2023-09-15 17:38:55

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

是拓扑空间,

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

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

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

是集合X上的离散拓扑的基。

子基相关定理

子基定理1

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

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

的基。

子基定理2

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

中某些元素的并。

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

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

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