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如果f:X→Y是常值映射,即f(X)是Y中一点y0,则f连续,因为f-1(V)=X(若y0∈V),或f-1(V)=∅(若).
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如果X是离散拓扑空间,或Y是平凡拓扑空间,则f:X→Y一定是连续的.
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命题1.9 设X,Y和Z都是拓扑空间,映射f:X→Y在x处连续,g:Y→Z在f(x)处连续,则复合映射gf:X→Z在x处连续.
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证明 (gf)(x)=g(f(x)).对于它的任一邻域W,由于g在f(x)处连续,g-1(W)是f(x)的邻域;又由于f在x处连续,f-1(g-1(W))=(gf)-1(W)是x的邻域.这就证明了结论. ▎
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由此命题推出,两个连续映射的复合也是连续映射.用此结论可给出命题1.8中(1)的另一个证明.f在A上的限制fA=fi,由f和i的连续得到fA连续.
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设⊂2X是拓扑空间X的子集族,称是X的一个覆盖,如果(即∀x∈X至少包含在的一个成员中).如果覆盖的每个成员都是开(闭)集,则称为开(闭)覆盖;覆盖只包含有限个成员时,称是有限覆盖.
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定理1.2(粘接引理) 设{A1,A2,…,An}是X的一个有限闭覆盖.如果映射f:X→Y在每个Ai上的限制都是连续的,则f是连续映射.
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证明 只要验证Y的每个闭集的原像是闭集.设B是Y的闭集,记是f在Ai上的限制,则
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∀i,是连续的,因此是Ai的闭集.又因为Ai是X的闭集,所以也是X的闭集(命题1.7中(2)).f-1(B)作为有限个闭集的并集也是闭集. ▎
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粘接引理是判断映射连续性的一种有效方法,它还是分片地构造连续映射的依据.
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2.3 同胚映射
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定义1.8 如果f:X→Y是一一对应,并且f及其逆f-1:Y→X都是连续的,则称f是一个同胚映射,或称拓扑变换,或简称同胚.当存在X到Y的同胚映射时,就称X与Y同胚,记作
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值得提醒的是同胚映射中条件f-1连续不可忽视,它不能从一一对应和f连续推出.例如设S1是复平面上的单位圆周,规定f:[0,1)→S1为f(t)=ei2πt.则f是一一对应,并且连续,但f-1不连续.譬如是[0,1)的开集,但是是包含1的上半圆,1不是它的内点,因此不是开集(图1-2).
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