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1701041602 例如度量空间满足C1公理,{B(x,q)|q是正有理数}和{B(x,1/n)|n是自然数}都是x的可数邻域基.(R,τf)不是C1空间.设x∈R,则x的任何可数邻域族都不是x的邻域基(∀U∈都是有限集的余集,因此是可数集,取且y≠x,则∀U∈,y∈U.于是R{y}是x的开邻域,它不包含任一U∈.).
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1701041604 命题2.5 如果X在x处有可数邻域基,则x有可数邻域基{Vn},使得m>n时,Vm⊂Vn.
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1701041607 证明 先任取x的一个可数邻域基{Un}.规定∀n∈N.则Vn⊂Un,从而{Vn)也是可数邻域基.显然,m>n时,Vm⊂Vn. ▎
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1701041610 命题2.6 若X是C1空间,A⊂X,,则A中存在收敛到x的序列.
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1701041613 证明 取x处的可数邻域基{Vn},使得m>n时,Vm⊂Vn(见命题2.5).因为x∈,所以Vn∩ A≠∅.取xn∈Vn∩A,∀n,得到A中的序列{xn}.任取x的邻域U,则存在n,使Vn⊂U,从而Vm⊂U,∀m≥n.于是xm∈U,∀m≥n.按收敛的定义,有xn→x. ▎
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1701041615 推论 若X是C1空间,x0∈X,映射f:X→Y满足:当xn→x0时,f(xn)→f(x0),则f在x0连续.
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1701041618 证明 用反证法.如果f在x0不连续,则存在f(x0)的邻域V,使得f-1(V)不是x0的邻域,即根据命题2.6,有(f-1(V))c中序列{xn},xn→x0.由条件,f(xn)→f(x0).于是,对几乎所有n,f(xn)∈V,xn∈f-1(V),矛盾. ▎
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1701041620 C2公理 有可数拓扑基.
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1701041622 这里指拓扑空间X有可数拓扑基.C2公理是一个很强的要求,以至某些度量空间也不是C2空间.例如在R中,规定度量d为
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1701041627 则(R,d)是离散拓扑空间,任何一点都是开集.于是它的任一拓扑基必须以每个单点集{x}为其成员,因此一定是不可数的.
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1701041631 C2空间一定也是C1空间.事实上,若X有可数拓扑基,则任意点x有可数邻域基{B∈|x∈B}.
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1701041633 C2空间是可分空间.设X有一可数拓扑基{Bn},在每个Bn(除非它是空集)中取一点xn,则集合{xn}是X的可数稠密子集.反过来可分空间不一定是C2空间(习题18给出一个可分C1空间,但它不是C2空间).
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1701041635 命题2.7 可分度量空间是C2空间.
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1701041641 证明 设(X,d)是可分度量空间.A是它的一个可数稠密子集.记n为自然数},则是一个可数开集族.下面验证是(X,d)的拓扑基,为此只须说明任一开集和∀x∈U,存在a∈A和自然数n,使得x∈B(a,1/n)⊂U.取ε>0,使得B(x,ε)⊂U.取n>2/ε,a∈A,使得d(x,a)<1/n,则x∈B(a,1/n).若y∈B(a,1/n),则d(a,y)<1/n.由三角不等式知d(x,y)<2/n<ε,从而y∈B(x,ε).于是B(a,1/n)⊂B(x,ε)⊂U(见图2-2). ▎
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1701041646 图2-2
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1701041648 欧氏空间En是可分的(A={(x1,x2,…,xn)|∀i,xi为有理数}是En的可数稠密子集),因此满足C2公理.
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