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我们来说明P2的其他几种形式(包括§1中给出的形式).
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设S2为单位球面.作映射f:S2→P2为:∀x∈S2,f(x)是由x与原点O决定的直线,则f是商映射.就是把S2上的每对对径点看成一个等价类.因此S2上粘合每一对对径点,所得商空间就是P2.
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作g:则fg:D2→P2也是商映射,因此D2上粘合S1的各对对径点得到P2(图3-13).
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图3-13
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因为矩形同胚于D2,因此如图3-14那样粘接矩形两双对边也得到P2.
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例5 沿边界,将Möbius带与D2粘合在一起,商空间就是P2.
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图3-14
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例3说明Möbius带是平环粘合外边界上对径点所得商空间.因此X是平环的外边界粘合对径点,内边界粘接一圆盘所得空间(图3-15).如先粘接圆盘,则可看出X是P2.
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图3-15
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*2.4 关于商映射的一个定理
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设fi:Xi→Yi(i=1,2)是映射.规定映射
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f1×f2∶X1×X2→Y1×Y2
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为(f1×f2)(x1,x2)=(f1(x1),f2(x2)).显然,当f1和f2都满时f1×f2也满,当f1和f2都连续时f1×f2也连续.如果f1和f2都是商映射时,f1×f2是否也是商映射?一般地,这是不成立的.只有在一定的条件下才成立.
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定理3.3 设f:X→Y是商映射,Z是局部紧致的Hausdorff空间,id:Z→Z表示恒同映射,则
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f×id∶X×Z→Y×Z
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也是商映射.
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证明 记F=f×id.它显然是连续满映射.只须验证商映射的条件(3),即当W⊂Y×Z使得F-1(W)是开集时,验证W是开集.任取(y0,z0)∈W,要证明它是W的内点.
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取x0∈F-1(y0),则(x0,z0)∈F-1(W).因为F-1(W)是开集,所以有z0的邻域B,使得{x0}×B⊂F-1(W),即{y0}×B⊂W.由于Z是局部紧致Hausdorff空间,可不妨设B是紧致的(命题2.20中(2)).
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规定Y的子集V:={y∈Y|{y}×B⊂W},则y0∈V,并且V×B⊂W.如果f(x)=y,则F({x}×B)={y}×B,从而y∈V{x}×B⊂F-1(W).规定U=f-1(V),则U={x∈X|{x}×B⊂F-1(W)}.
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