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定理的条件就是要求X满足§1中所定义的所有分离公理和可数公理.作为推论,得到:当X满足T1-T4和C1、C2所有这6个公理时,它一定可度量化.容易看出满足这6个公理并不是可度量化的必要条件(度量空间未必是C2空间).然而,由于Eω是C2空间,满足6个公理对于嵌入Eω来说则是充分必要的.
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习 题
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1.证明Урьысон引理证明中定义的函数f满足
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2.设X满足T4公理,A是X的闭子集,则连续映射f:A→En可扩张到X上.
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3.拓扑空间Y的子集B称为Y的一个收缩核,如果存在连续映射r:Y→B,使得∀x∈B,r(x)=x;称r为Y到B的一个收缩映射.设D是En的收缩核.X满足T4公理,A是X的闭集.证明连续映射f:A→D可扩张到X上.
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4.设(n维球面),X满足T4公理.证明从X的闭集A到Sn的连续映射可扩张到A的一个开邻域上.
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§3 紧 致 性
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紧致性在分析学中早就出现并有许多应用,然而从本质上讲,它是属于拓扑学范畴的概念,并且是一种最基本、最常见的拓扑性质.
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3.1 紧致与列紧
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在分析学中紧致性(在那里它等价于列紧性)早就显示了它的威力.有界闭区间上的连续函数是有界的,达到它的最大、最小值,并且是一致连续的.在证明这些结论时都用到了同一事实:有界闭区间上的每个序列有收敛的子序列.这种性质后来称为“列紧性”(自列紧),它可以一字不改地推广到一般拓扑空间中.
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定义2.1 拓扑空间称为列紧的,如果它的每个序列有收敛(即有极限点)的子序列.
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模仿分析中的方法,容易证明:
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命题2.9 定义在列紧拓扑空间X上的连续函数f:X→E1有界,并达到最大、最小值.
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刻画闭区间上的同一特性的另一种概念是“紧致性”,虽然它看起来不如列紧性那样自然和直观,但更能体现拓扑特性.在拓扑空间中,序列不是一种好的表达形式,而紧致性所用的开集表达形式,从拓扑观点来看更为自然.第一章§2中已介绍了拓扑空间X的覆盖的概念,它是X的一个子集族,满足如果覆盖中只含有限个子集,就称为有限覆盖.如果的一个子族′⊂本身也构成X的覆盖,就称′是的子覆盖.
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定义2.2 拓扑空间称为紧致的,如果它的每个开覆盖有有限的子覆盖.
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从表面上看,列紧与紧致似乎没有直接的关系,实质上它们是有着紧密联系的.对于度量空间来说,这两种性质是等价的(下面将要证明).对于一般拓扑空间来说,它们并不是等价的,我们只讨论紧致概念.
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