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例 Hilbert空间Eω是一个度量空间.在所有平方收敛的实数序列构成的线性空间中,规定内积
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它决定度量ρ:
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得到的度量空间就是Eω.
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记A={{xn}∈Eω|xn为有理数,且只有有限个不是0},则A是Eω的可数稠密集,因此Eω可分,是C2空间.
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下面的定理体现了C2公理的威力.
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定理2.1(Lindelöf定理) 若拓扑空间X满足C2,T3公理,则它也满足T4公理.
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证明 取定X的一个可数拓扑基.设f和f′是不相交的闭集,构造它们的不相交邻域如下:
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∀x∈F,则F′由T3公理,有x和F′的不相交邻域W和W′,于是取B∈,使得x∈B⊂W,则记{B1,B2,…}是中所有闭包与F′不相交的成员,上面已证明记{B′1,B′2,…}是中所有闭包与F不相交的成员,则
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记,则Un和Vn都是开集,并且∀n,m,Un∩Vm=∅(请读者验证).令则设x∈F,则存在n,使x∈Bn,从而x∈Un⊂U.因此U是F的开邻域,同理V是F′的开邻域.U和V是F和F′的不相交邻域. ▎
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1.4 拓扑性质的遗传性与可乘性
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一种拓扑性质称为有遗传性的,如果一个拓扑空间具有它时,子空间也必具有它;一种拓扑性质称为有可乘性的,如果两个空间都具有它时,它们的乘积空间也具有它.
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例如可分性是可乘的(第一章§3习题5),但没有遗传性(反例见本节习题18).在分离性中,T1,T2和T3公理都有遗传性和可乘性,证明留作习题.T4公理这两种性质都不具有.两个可数公理也都有遗传性和可乘性.
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习 题
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1.称X满足T0公理,如果对X中任意两点,必有一开集只包含其中一点.试举出满足T0公理,不满足T1公理的拓扑空间的例子.
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2.如果X满足T0公理和T3公理,则它也满足T2公理.
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3.设X满足T1公理,证明X中任一子集的导集是闭集.
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4.设X是Hausdorff空间,f:X→X连续,则f的不动点集fixf:={x∈X|f(x)=x}是X的闭子集.
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