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基底Bで生成される位相と部分基底で生成される位相の定義について質問

英語での講義で 基底Bで生成される位相と部分基底で生成される位相の定義がわからず困っています。 Def If X is a set,a basis for a topology on X is a collection B of subsets of X (called basis elements) such that (1) For each x∈X,there is at least one basis element b containing x. (2) If x belongs to the intersection of two basis elements b_1 and b_2,then there is a basis element b_3 containing x such that b_3⊂b_1∩b_2. Xを集合とし,B∈2^XがXの位相の基底 ⇔(def) (i) ∀x∈X,∃b∈B;x∈b. (ii) x∈b_1∩b_2⇒∃b_3∈B;x∈b_3⊂b_1∩b_2 の解釈で正しいでしょうか? If B satisfies these two conditions, then we define the topology T generated by B as follows: A subset U of X is said to be open in X (that is ,to be an elemnt of T) if for each x∈U,there is a basis element b∈B such that x∈b and b⊂U. Note that ezchd basis elements is etself an element of T. T(∈2^X)はXの位相の基底Bから生成される位相 ⇔(def) ∃U∈T such that (x∈U⊂X⇒∃b∈B;x∈b且つb⊂U) で正しいでしょうか? Def A subbasis S for a topology on X is a collection of subsets of X whose union equals X. The topology T' generated by the subbasis S is defined to be the collection T of all unions of finite intersectoins of elements of S. SをXの位相の部分基底(位相の基底の部分集合)とするとX=∪[b∈S]bとなる。この時, T'はSで生成される位相 ⇔(def) A:={∩[i=1..n]b_i;b_i∈B (i=1,2,…,n)} T:=∪[a∈A]a T'⊂T.

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  • ベストアンサー
  • kabaokaba
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回答No.6

なかなかに頑固というか・・・ 「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 ・・・これを定義Sと呼ぼう >一般論では具合が悪いなんとかかんとか、、、、と途端にお茶を濁されるので当惑しておるのです じゃあ,具合が悪いといわれたら 自分で反例作ればいいでしょう? あなたの定義Sでよく知られたものがきっちり生成できる? この定義Sは忘れること. だってさ。。。。これ開基の定義として不適切だもの. 例えば,きわめて自明な例をとろう. 位相空間R(実数)をとる Rの開基Bとして,開区間(a,b)の集合をとる さて,Rの部分集合として,{1}をとる さて,x∈(a,b)⊂{1}なんていう開区間(a,b)はあるかい? 位相が入ってるRで考えるのがいやなら,抽象的に. 定義Sによる「開基」をBとする さて集合Xの任意の元xに対して,部分集合{x}をとる Bの定義により(Gは任意の集合であることに注意) x∈b⊂G={x} となるBの元bが存在するが,これはb={x}であることを意味する. したがって,Bは要素が一個の部分集合をすべて含む集合族である. このようなBによって生成されるXの位相は Xのベキ集合であり,Xには離散位相しか入らない. これは定義としては不適切でしょう? 「位相に関係ない開基の定義Aがある」 したがって,この定義は位相空間でも適用可能 さらに 「位相空間であれば,位相空間の性質を使った 開基の定義Bがある」 となって,位相空間に対して定義Bによる開基があれば この開基は定義Aも満たす. 逆に,一般の集合Xに対して,定義Aによる開基があれば この定義Aによる開基で生成される位相を集合Xにいれることで Xは位相空間となり, もともとの開基(そもそもは定義Aによるものだった)は 位相空間Xに対する定義Bによる開基にもなる. 上であげた「定義A」と「定義B」の実際の表現はわかりますか? 定義A 集合Xの部分集合族Bが以下の条件を満たすとき BをXの開基という (1)BはXを被覆する (2)任意の b1, b2 ∈ B および任意の x ∈ b1 ∩ b2 に対して、ある b ∈ B が存在して、x ∈ b ⊂ b1 ∩ b2 となる。 定義B 位相空間Xに対して,部分集合族Bが以下の条件を満たすとき BをXの開基という. (1) Bの要素はすべて開集合である (2) X の任意の開集合 U の任意の点 x に対して、x ∈ b ⊂ U を満たす B の要素 b が存在することである。 定義Bと定義Sの違いはわずか.けどその差が問題. さて, 一般の集合Xに対して定義Aで開基Bを定める この開基Bに対して,集合族Oを以下のように定める 集合UがOの要素であるとは U の任意の点 x に対して, x ∈ b ⊂ U を満たす B の要素 b が存在することをいう. このとき,OはXの位相である(これの証明は以下の通り. ・Xと空集合はOの要素 ・Oの任意の要素U1,U2をとる. x∈ U1 ∩ U2 に対して, x ∈ b1 ⊂ U1, x ∈ b2 ⊂ U2 なるBの要素b1,b2がある(Oの定義). x ∈ b ⊂ b1 ∩ b2 となるBの要素bがある(定義A(2)) よって x ∈ b ⊂ b1 ∩ b2 ⊂ U1 ∩ U2 つまり, U1 ∩ U2はOの要素 ・添え字集合をIとして,Oの要素のUi(i∈I)をとる. 各iに対して, x ∈ bi ⊂ Ui を満たす B の要素 bi が存在する(Oの定義). したがって, Uiの和集合をUとする. Uの任意の要素xに対して,あるiが存在して x∈ bi ⊂ Ui ⊂ U であるので,UはOの要素である. ・以上より,Oは位相である ). さらに定義Aによる開基Bが 「位相Oが入った位相空間Xに対する定義B」を満たす. なぜなら, 位相Oの定義より,開基Bの任意の要素bに対して b の任意の点 x に対して, x ∈ b ⊂ b であるので bはXの開集合 ・・・・定義Bの条件(1)の証明終わり 次に定義Bの条件(2)だけども これは位相Oの定義から自明。 そして,逆も示す. 位相空間Xで定義Bによる開基Bをとる. XはXの開集合であるから,Xの任意のxに対して x ∈ b ⊂ U を満たす B の要素 b が存在する. よって,BはXを被覆する ・・・定義Aの条件(1)の証明終わり 任意の b1, b2 ∈ B および任意の x ∈ b1 ∩ b2をとる. 定義Bより,開基Bの任意の要素は開集合である. したがって,b1, b2は開集合であり, よってb1 ∩ b2は開集合. 定義Bより, x ∈ b ⊂ b1 ∩ b2を満たす B の要素 b が存在する. ・・・定義Aの条件(2)の証明終わり それと >でも冒頭の問題が解消されないと不安を残したままだと自信を持って先に進めません。 これは初学者が勉強する態度としてはある意味最悪のものです. ときには分からなくても,「そーいうものだ」と保留して あえて先にいくことが絶対に必要です. この「先送り」の手法はどんな勉強でも必須であり, 実際,研究の最前線での「仮説を立てて先に進む」とか 「モデルを構築する」なんていう方法論は ある意味「壮大なる先送り」です. 先送りして進んでおくと, いつの間にか分かってることもありますし, 先送りして不具合がでたら,先送り部分がまずいことが分かります. #背理法もその意味では似ている. ぶっちゃけた話 「開基」なんてものは位相空間論の本質ではありません.

Sakurako99
質問者

お礼

遅くなりまして申し訳ありません。 ご回答誠にありがとうございます。 > Xのベキ集合であり,Xには離散位相しか入らない. > これは定義としては不適切でしょう? これは大変参考になります。確かに不適切ですね。 > 「位相に関係ない開基の定義Aがある」 > したがって,この定義は位相空間でも適用可能 : x ∈ b ⊂ b1 ∩ b2を満たす B の要素 b が存在する. ・・・定義Aの条件(2)の証明終わり 詳細なご説明恐れ入ります。m(_ _)m つまり,開基の定義として定義Aを採用すれば予め位相も必要とせず定義Sのような不適切も生まれないという訳ですね? 定義Aを使うようにしたいと思います。 > それと >でも冒頭の問題が解消されないと不安を残したままだと自信を持って先に進めません。 > これは初学者が勉強する態度としてはある意味最悪のものです. > ときには分からなくても,「そーいうものだ」と保留して > あえて先にいくことが絶対に必要です. ご助言ありがとうございます。そのように心がけたいと思います。

その他の回答 (5)

  • kabaokaba
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回答No.5

>これは最初に位相を与えてあります。 いや・・・そうじゃなくって・・・ 位相が最初にあるかないかは。。あんまり関係ないんです. もう前に書いてるんだけども,・・・いいかい・・・ まず「位相なんかが入ってない集合X」に対して 「開基」ってものが定義できる. これはいいかい? そして,開基が定義できれば, これから誘導される位相が定義できる よーくwikipediaの定義をみてごらん. 開集合なんて言葉に惑わされないでしっかり読んでみる. そして自分で手を動かして具体例をつくる. >集合 X の部分集合族 B が X 上のある位相の開基であるための必要十分条件は以下の通り。 その下に条件が二つあるでしょう? こんな条件を満たしている集合族を開基といえば, これから位相を定めることができるということ. そして,開集合とはその位相の要素のことと定める. #任意の集合での「自明な開基」の例は前にあげたでしょう? 開基は位相があってもなくても 定義できる概念だってこと。 そして,位相があるときには, その位相と整合がとれるような開基の定義がある. これが >他書での開基の定義には と書かれている定義. そして位相空間であるならば これら「一見二つにみえる開基の定義」は同じものとなる. 位相空間の初歩の定義は同じものであっても 前提条件や流儀で見た目が違うし 同値なものがいっぱいあるから 一個一個自分で ・何が定義で何が定理なのか ・何と何がどういう条件下で同値なのか を確認しないとだめです.

Sakurako99
質問者

お礼

> そして,開集合とはその位相の要素のことと定める. > #任意の集合での「自明な開基」の例は前にあげたでしょう? : > を確認しないとだめです. 大変ありがとうございます。でもこれらはまず冒頭の問題 (最初に位相は与えられてない ⇒私が掲げた定義 ⇒具合が悪い ⇒やはり最初に位相を与える ⇒いや,やはり最初に位相は与えられてない筈 ⇒以下繰り返し) が払拭されてからです。 ご無礼申しまして誠に申し訳ありません。でも冒頭の問題が解消されないと不安を残したままだと自信を持って先に進めません。 m(_ _)m m(_ _)m m(_ _)m

Sakurako99
質問者

補足

ご回答誠にありがとうございます。 >>これは最初に位相を与えてあります。 > いや・・・そうじゃなくって・・・ > 位相が最初にあるかないかは。。あんまり関係ないんです. だから 「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 は正しい定義なんですよね。 と私が問うと 一般論では具合が悪いなんとかかんとか、、、、と途端にお茶を濁されるので当惑しておるのです。何を信じればいいのでしょうか? これでは循環論法にはまってしまいます。 じゃあ,お茶を濁さないようにするには定義をどう書けばいいのか。。。 > もう前に書いてるんだけども,・・・いいかい・・・ > まず「位相なんかが入ってない集合X」に対して > 「開基」ってものが定義できる. > これはいいかい? はい、最初に位相空間という前提条件は無いのですから 「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 は開基の正しい定義なんですよね。 > そして,開基が定義できれば, > これから誘導される位相が定義できる > よーくwikipediaの定義をみてごらん. > 開集合なんて言葉に惑わされないでしっかり読んでみる. 開集合に惑わされないようとは"開集合"の箇所は空欄と思え。という意味でしょうか? すいません。私は初学者なので 開集合に惑わされないようにするには開集合の箇所は何らかの言葉に置き換えないと文章が読めません。 "開集合"の箇所はただの"集合"と読み替えてよろしいのですね。 「集合Xの部分集合の族BがXの開基あるとは、次の二条件が満たされることである。 Bの要素はすべて集合である。 Xの任意の集合Uに対してBの適当な部分集合bをとるとU=∪bが成立する。 これは次のように言い換えてもよい。集合からなる族BがXの開基とは、集合Xの任意の集合Uの任意の点xに対して、x∈b⊂U を満たすBの要素bが存在することである」 > そして自分で手を動かして具体例をつくる. >>集合 X の部分集合族 B が X 上のある位相の開基であるための必要十分条件は以下の通り。 > その下に条件が二つあるでしょう? 「集合Xの部分集合の族BがXの開基あるとは、次の二条件が満たされることである。 Bの要素はすべて集合である。 Xの任意の集合Uに対してBの適当な部分集合bをとるとU=∪bが成立する。 これは次のように言い換えてもよい。集合からなる族BがXの開基とは、集合Xの任意の集合Uの任意の点xに対して、x∈b⊂U を満たすBの要素bが存在することである」 と書ければお茶を濁さずに済みますよね。 > こんな条件を満たしている集合族を開基といえば, > これから位相を定めることができるということ. これは納得です(但し,開基が私記のように茶濁無しで定義できればですが)。

  • kabaokaba
  • ベストアンサー率51% (724/1416)
回答No.4

>「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 おしいかな・・・これだと一般の場合は無理かな。。。 Gが任意の部分集合だとだめです. いろいろ流儀があるけども とりあえず,Wikipediaあたりを参照してください. ・一般の集合に対して「開基」を定めてそれで位相を定める ・位相空間に対して,その位相を生成するような「開基」を定める ということがあるのが分かります. 位相空間の位相=>その位相に対する開基=>その開基による位相 最初と最後は同じものです. 一般の集合での開基=>位相=>その位相での開基 最初と最後の開基は集合族としては異なるものかもしれませんが 生成する位相は同じ 位相空間の位相というのはあまりに「範囲が広い」ので もっと小さな集合族でその位相を扱えないかというのが開基です. そして逆に「先に」開基を与えることができれば 位相を与えることになるというわけです. 相手にするのがあらかじめ位相が入ってる位相空間か そうではないかで表現などが違うので注意がいります.

Sakurako99
質問者

お礼

ありがとうございます。 >> 「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 > 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 > おしいかな・・・これだと一般の場合は無理かな。。。 > Gが任意の部分集合だとだめです. じゃあ「位相は最初から与えられたものではなく、」は言い間違いでしょうか? どうすれば辻褄が合うのでしょうか? この件に関してはojisan7様はノーコメントだし。。。 > いろいろ流儀があるけども > とりあえず,Wikipediaあたりを参照してください. これは最初に位相を与えてあります。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%8D%E7%9B%B8%E7%A9%BA%E9%96%93#.E9.96.8B.E5.9F.BA.E3.81.A8.E6.BA.96.E9.96.8B.E5.9F.BA 納得できるご回答是非ともお願い致します。m(_ _)m

  • kabaokaba
  • ベストアンサー率51% (724/1416)
回答No.3

>集合Xに対してどんな位相Tに対してもBは一意的に定まる(?)。 勘違いしています. 「集合に位相を定める」ということと 「集合に開基を定める」ということはある意味同じです. 「集合に開基を定め」れば, それから位相を定めることができます. 逆に,集合に位相が入っていれば,開基を定めることができます. ただし,開基は一意ではありません. 自明な例:集合Xに対して (準)開基を{X}とする=>Xの位相は{φ,X} (準)開基を{ {x} | xはXの要素}とする=>Xの位相は2^X 自分で例を作れないということは 理解できていないということなのですが, 答えが直観的に明らかな例,極端な例を複数作れますか? #ついでに「ソージェンフリー直線」なんかも #例を作る練習台としては面白いかも

Sakurako99
質問者

お礼

例のご紹介誠にありがとうございます。大変勉強になります。 まだ定義に納得できておりません。 「…位相は最初から与えられたものではなく、基底Bから生み出されるものです。…」 がまだ不明瞭です。 「Def If X is a set,a basis for a topology on X is a collection… 」 には開基の定義にはちゃんと予め,topologyが与えられてるようですし, 他書での開基の定義には 「Xを位相空間とする。Xのある開集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の開集合Gが与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 とやはり,位相が前もってあたえられてます。 位相は最初に与えられるものではなければ開基の定義は 「Xを集合とする。Xのある集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の集合G(⊂X)が与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。」 と書かねばならないのではないでしょうか?

  • kabaokaba
  • ベストアンサー率51% (724/1416)
回答No.2

「位相の基底」の定義はそれでOKです. #No.1さんのご指摘のところ以外は. けど・・・これは普通は「開基」(open basis)といいます. こういう基本のところではきちんと訳語が定まっています. つぎの「位相の基底から生成される位相」,普通は 「開基が定める(誘導する)位相」 (topology T generated/induced by open basis B)あたりかな, の「解釈」は間違えです. 開集合Uというのを Uの任意の元xに対して,Bのある要素Bが存在して x∈b⊂Uとなるものと定め,このようなUの集合Tを Bの定める位相というのです. このとき,Tは普通の位相の定義をみたしますが 証明できますか? 例えば,実数Rに普通の位相をいれたとき, 開基Bに相当するものを構築できますか? >Note that ezchd basis elements is etself an element of T. Note that each basis elements is itself an element of T. でしょうが,証明できますか?ほとんど自明ですが, 自明に見えますか? つぎの「位相の部分基底(位相の基底の部分集合)」は まったくの間違いです. 「位相の部分基底」なんてのも意味不明ですし, 「位相の基底の部分集合」・・・どこにもそんなこと書いてません. あくまでの「subbasis」です.「subset of basis」ではありません. これも訳語が定着してて「準開基」(open subbasis)といいます. Xの部分集合族SがXの準開基であるとは Sの元の和集合がXであることをいいます. このとき,準開基Sが生成するXの位相T'とは Sの要素の任意の有限個の共通部分の集合を開基としたときの その開基が定める位相のことをいいます. この定義がwell-definedであること,つまり 「Sの要素の任意の有限個の共通部分の集合」が開基になれることを 証明できますか? また,たとえば実数Rに普通の位相をいれたときの,その位相に対する 「準開基」を構築できますか? 英文の定義はあまり正確ではないというか 「the collection T of all unions of finite intersectoins of elements of S.」の of all unions と collection Tが謎です.T'の話してたのにいきなりTです.多分,何かの追加説明が省かれているのでしょう. No.1さんご指摘の通り,むやみやたらに記号化しても 無意味ですし,分かってる人は記号化すると分かりやすいときに 記号化するものです.

Sakurako99
質問者

お礼

ありがとうございます。 > 「位相の基底」の定義はそれでOKです. > #No.1さんのご指摘のところ以外は. > けど・・・これは普通は「開基」(open basis)といいます. > こういう基本のところではきちんと訳語が定まっています. 開基ですね。覚えておきます。ほかの参考書で開基を見つけましら 『Xを位相空間とする。Xのある開集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基底または開基であるという。 任意の開集合Gが与えられた時,Gの任意の点に対してx∈b⊂Gとなるb(∈B)が存在する。』 と見つけました。 これはTをXの位相とするとB⊂Tとなっていますが 私が挙げた定義はTには依存してないようです。 『B⊂TがXの位相Tの基底 ⇔(def) (i) ∀x∈X,∃b∈B;x∈b. (ii) x∈b_1∩b_2⇒∃b_3∈B;x∈b_3⊂b_1∩b_2』 と書くべきではないのですかね。 もしかして,Bは位相には依存しないのですね。 集合Xに対してどんな位相Tに対してもBは一意的に定まる(?)。 > つぎの「位相の基底から生成される位相」,普通は > 「開基が定める(誘導する)位相」 > (topology T generated/induced by open basis B)あたりかな, > の「解釈」は間違えです. ありがとうございます。参考になります。 > 開集合Uというのを > Uの任意の元xに対して,Bのある要素Bが存在して > x∈b⊂Uとなるものと定め,このようなUの集合Tを > Bの定める位相というのです. ありがとうございます。分かりました。 > このとき,Tは普通の位相の定義をみたしますが > 証明できますか? : > でしょうが,証明できますか?ほとんど自明ですが, > 自明に見えますか? う゛っ。ちょっと考えさせてください。 > つぎの「位相の部分基底(位相の基底の部分集合)」は > まったくの間違いです. : > その開基が定める位相のことをいいます. ありがとうございます。分かりました。 > この定義がwell-definedであること,つまり > 「Sの要素の任意の有限個の共通部分の集合」が開基になれることを > 証明できますか? > また,たとえば実数Rに普通の位相をいれたときの,その位相に対する > 「準開基」を構築できますか? う゛っ。これもちょっと考えさせてください。

  • ojisan7
  • ベストアンサー率47% (489/1029)
回答No.1

Xの位相の基底の定義はそれでいいと思います。 ただ、B∈2^Xではなく、B⊂2^Xですよね。 >>T(∈2^X)はXの位相の基底Bから生成される位相 >>⇔(def) >>∃U∈T such that (x∈U⊂X⇒∃b∈B;x∈b且つb⊂U) この部分はちょっと不自然ですよね。そもそも、「位相の基底Bから生成される位相」というのがおかしい。そうではなく、基底Bから、位相を生成するということです。位相は最初から与えられたものではなく、基底Bから生み出されるものです。それから、∃U∈Tという部分もなんか変な感じですね。そうではなく、「such that 以下の条件を満たすU∈Tを開集合といいましょう」ということです。 それから、ezchdの意味は不明です。etselfはitselfの間違い? 最後に、部分基底の定義ですが、質問者さんは記号だけで書いていますから、どこまで理解しているのか、私にはさっぱり分かりません。数学は言葉で説明できる部分は、言葉で記述するのが原則です。抽象的な記号を羅列する人に限って、往々にして本質を理解していないものです。

Sakurako99
質問者

お礼

補足いたしましたのでごらんいただけましたら幸いでございます。

Sakurako99
質問者

補足

大変ありがとうございます。助かっております。 > Xの位相の基底の定義はそれでいいと思います。 > ただ、B∈2^Xではなく、B⊂2^Xですよね。 そうでした。ありがとうございます。 >>>T(∈2^X)はXの位相の基底Bから生成される位相 >>>⇔(def) >>>∃U∈T such that (x∈U⊂X⇒∃b∈B;x∈b且つb⊂U) > この部分はちょっと不自然ですよね。そもそも、「位相の基底Bから生成される位相」というのがおかしい。 > そうではなく、基底Bから、位相を生成するということです。 > 位相は最初から与えられたものではなく、基底Bから生み出されるものです。 うーん,でも正しいと仰って頂いた基底Bの定義を読み返してみると 『Xを集合とし,B⊂2^XがXの位相の基底 ⇔(def) (i) ∀x∈X,∃b∈B;x∈b. (ii) x∈b_1∩b_2⇒∃b_3∈B;x∈b_3⊂b_1∩b_2』 でBには予め何らかの位相が定められているようですが…。 > それから、∃U∈Tという部分もなんか変な感じですね。 > そうではなく、「such that 以下の条件を満たすU∈Tを開集合といいま > しょう」ということです。 つまり,Bを集合Xの開基とする時(この時点では位相はまだ与えられてない?), 「x∈U⊂X⇒∃b∈B;x∈b且つb⊂U」を満たすU(⊂X)を開集合といい、 このようなUの集まりT(⊂2^X)をBから生成される位相と呼びましょう。 という事ですね。 > それから、ezchdの意味は不明です。etselfはitselfの間違い? "each"でした。誠にすいません。 > 最後に、部分基底の定義ですが、質問者さんは記号だけで書いていますから、 > どこまで理解しているのか、私にはさっぱり分かりません。 > 数学は言葉で説明できる部分は、言葉で記述するのが原則です。 > 抽象的な記号を羅列する人に限って、往々にして本質を理解していないものです。 どうも失礼いたしました。 最後の文は写し間違いでした。T'はありませんでした。 訂正文 『Def A subbasis S for a topology on X is a collection of subsets of X whose union equals X. The topology generated by the subbasis S is defined to be the collection T of all unions of finite intersectoins of elements of S.』 『SをXのある位相の部分基底(位相の基底の部分集合)とするとSはX=∪[b∈S]bとなるS⊂2^Xである。この時, Sで生成される位相 ⇔(def) 有限個のBの元からなる任意の共通部分全体の集合をAとすると Aの全元からなる和集合の族として定義する』 つまり A:={∩[i=1..n]b_i;b_i∈B (i=1,2,…,n)}とすると T:=∪[a∈A]a. この時,T'(⊂2^T)をSで生成される位相という。 と言いたかったのですがこれで正しいでしょうか?

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    こんにちは。 Show that if Y is a subspace of X, and A is a subset of Y, then the topology A inherits as a subspace of Y is the same as the topology it inherits as a subspace of X. 「もし,YがXの部分空間でAはYの部分集合なら位相Aは部分空間Yがそれが継承する位相と同じように継承する」 という問題なのですか 位相(X,T)において位相空間(Y,{Y∩U∈2^X;U∈T})があってA⊂Y、、、、それから、、、 "継承する"っていういう意味でしょうか。何を示せばいいのでしょうか?

  • 位相と連続の証明問題で質問です。

    識者の皆様よろしくお願い致します。下記の問題について質問です。 Let A be a set;let {X_α}_α∈J be an indexed family of spaces;and let {f_α}_α∈J be an indexed family of functions f_α:A→X_α. (1) Show there is a unique coarsest topology T on A relative to which each of the fuctions f_α is continuous. (2) Let S_β:={f_β^-1(U_β); U_β is open in X_β},and let S=∪S_β. Show that S is a subbasis for T. (3) Show that a map g:Y→A is continuous relative to T if and only if each composite map f_α。g is continuous. (4) Let f:A→ΠX_α be defined by the equation f(a)=(f_α(a))_α∈J ;let Z denote the subapace f(A) of the product space ΠX_α.Show that the image under f of each element of T is an open set of Z. 「Aを集合とし,{X_α}_α∈Jを添数付けられた(位相?)空間の族とし,{f_α}_α∈Jを添数付けられた写像f_α:A→X_αの族とせよ。 (1) 各f_αが連続となる事に関連したA上の最強位相Tが一意的に存在する事を示せ。 (2) S_β:={f_β^-1(U_β);U_βはXでの開集合},そしてS=∪S_β…(*)とする時,SはTの準開基となる事を示せ。 (3) 写像g:Y→AがTに関して連続⇔各合成写像f_α。gは連続。 (4) f:A→ΠX_αをf(a)=(f_α(a))_α∈J; Zは直積空間ΠX_αのf(A)の部分空間を表す。Tの各元のfの像はZの開集合になる事を示せ。」 (1)については各f_αが連続だというのだから∀t_α∈T_α(但しT_αはX_αの位相),f_α^-1(t_α)はAの開集合(…という事はAは何らかの位相を持っている?その位相をTとしておく)。f_α^-1(T_α)⊂Tになっていなければならない(∵連続の定義)。 よってT=∪[α∈J]{f_α^-1(t_α)∈2^A;t_α∈T_α}…(ア)と書け、TはAの最強の位相だというのだからAの任意の位相は全てTより弱い。 よってTは離散位相にならねばならない? それでT=2^Aを示せばいいのかと思いました。T⊂2^Aは明らかなのでT⊃2^Aを示します。 ∀G∈2^Aを採ると、、、ここからどのように書けますでしょうか? (2)については今,S=∪[β∈J]S_β={s∈2^A;∃β∈J such that s∈S_β}…(**)となっていて, ∪[s∈S]s=Tとなる事を示せばよい(∵準開基の定義)。 ∪[s∈S]s⊂Tを示す。 ∀s∈Sを採ると(*)より,∃β∈J;s=f_β^-1(U_β).よってこれは(1)でのTの元になっているのでs∈T. ∪[s∈S]s⊃Tを示す。 ∀t∈Tを採ると∃β∈J;t=f_β^-1(t_β) (但し,t_β∈T_β)(∵(ア)) よってS_βの定義(S_β:={f_β^-1(U_β);U_βはXでの開集合})からf_β^-1(t_β)∈S_β. よって(*)よりf_β^-1(t_β)∈∪[s∈S]s(∵(**)). 以上より T=∪[s∈S]s. で大丈夫でしょうか? (3)については "⇒"は連続写像同士の合成はまた連続なので明らか。 よって逆を示す。 まずf_α。g:Y→X_αは連続だと言うのだから∀t_α∈T_α,(f_α。g)^-1(t_α)∈T_y (但し,T_yはYの位相)…(***)と書ける。 そしてこれは(f_α。g)^-1(t_α)=g^-1(f_α^-1(t_α)) (∵逆写像の定義)と変形でき, f_α^-1(t_α)∈T_α⊂Tだったので纏めると,,(***)から ∀f_α^-1(t_α)∈T,g^-1(f_α^-1(t_α))∈T_yと書け、gは連続。 (4)についてはf(a)=(f_1(a),f_2(a),…)となっていて Z(⊂f(A))の位相はT_z:={f(A)∩t_p∈2^ΠX_α;t_p∈T_p} (但しT_p:={U[u∈U];U⊂ΠT_α}) と書ける(∵相対位相の定義)。 それで示す事は∀t∈T,t∈T_zである。 ∀t∈Tを採ると∃α∈J;t∈T_αそして,f(t)=(f_1(t),f_2(t),…)となり,今f(t)∈f(A)なので f(t)∈T_zである事を示すにはf(t)∈t_pである事を示せばよい。 でこれらも大丈夫でしょうか?

  • 直積位相定義が2個の直積の場合に合致してるか?

    直積位相の定義についての質問です。 [定義ア]位相空間(X_λ,T_λ) (λ∈Λ(Λは任意の添数集合))と射影fが与えられていて,直積集合P:=ΠX_λとおく。 この時,X_λ⊃{f_λ^-1(t_λ)∈2^P;t_λ∈T_λ}=:S_λをf_λによって誘導される(X_λ,T_λ)の位相と呼ぶ。 次に和集合B:=∪S_λと置き, この時,このBから生成される位相{U∈2^P;∀x∈U,∃b∈B such that x∈b⊂U} を直積集合Pの直積位相と呼ぶ。 が直積位相の定義だと思います。 [定義イ]2個の直積(X_1,T_1)×(X_2,T_2)の場合の直積位相は{∪[g∈G]g ;G⊂T_1×T_2}と載ってました。 [定義ウ]集合Xの部分集合族Bが以下の条件を満たすときBをXの開基という (1)BはXを被覆する (2)任意のb1,b2∈Bおよび任意のx∈b1∩b2に対して、あるb∈Bが存在して、x∈b⊂b1∩b2となる。 [定義エ] Bを集合Xの開基とする時,{U∈2^X;∀x∈U,∃b∈B such that x∈b⊂U}をBによって生成される位相という。 そこで定義アの直積位相定義が2個の直積の場合に定義イと合致してるか調べています。 まずS_1={f_1^-1(t_1);t_1∈T_1},S_2={f_2^-1(t_2);t_2∈T_2}でB:=S_1∪S_2と置く。 そしてこのBによって生成される位相は{U∈2^(X_1×X_2);∀x∈U,∃b∈B such that x∈b⊂U}:=L これが{∪[g∈G]g;G⊂T_1×T_2}:=Mに一致してるか吟味してみます。 (i) L⊂Mを示す。 ∀U∈Lを採ると,∀x∈Uに対してx∈b⊂Uなるb∈Bが存在する。 Bの定義よりb={f_1^-1(t_1),f_2^-1(t_2)}という集合になっています。 そこで結局の所,Uは常にbを含んでいなければならない訳ですからU=∪[b∈B']b (但しB'⊂B)…(1)となっていますよね。 所でBの元達はというとB:=S_1∪S_2な訳ですから(1)は U={(t_1×x_2)∪(x_1×t_2);x_1⊂X_1,x_2⊂X_2}という形になってますよね。 ここでx_1やx_2は必ずしもT_1やT_2の元とは限らないわけですよね。 なのでこのUは∪[g∈G]g;G⊂T_1×T_2には含まれませんよね。 どうすればLとMが合致しますでしょうか? それとも直積位相は2個の直積集合の場合と3個以上の直積集合の場合とでのそれぞれ直積位相の概念は異なるのでしょうか?

  • lim[x→∞]f(x)の位相での定義は?

    よろしくお願い致します。 『0<∀ε∈R,0<∃δ∈R;0<|x-a|<δ⇒|f(a)-f(x)|<ε』 は 『2つの位相空間(X, T)、(Y, S) と map f;X→Y と L:={b∈Y;∀ε∈nbhd(b),∃δ∈nbhd(a) such that f(δ)⊂ε}(a ∈X)に於いて、 L≠φ の時、f(x)はLに収束するといい limf(x):=L x→a と表記する。そして、L=φの時、f(x)は発散すると言う』 という具合に一般で定義できると思います。 『0<∀ε∈R,0<∃δ∈R;δ<x⇒ε<f(x)』や 『0<∀ε∈R,0<∃δ∈R;δ<x⇒-ε>f(x)』 に就いては、 『Bは位相空間(X*,T*)の部分集合Aの開被覆である』 の定義は 『T* の部分集合Bに於いて、A⊂∪[b∈B]b』 『位相空間(X*,T*)の部分集合Aはコンパクトである』 の定義は 『X* の部分集合Aの任意の開被覆B(⊂T*)に対し、∃{b1,b2,…,bn} ⊂B (n∈N) such that A⊂∪[i=1 to n]bi』 『位相空間(X*,T*)はコンパクト空間をなす』 の定義は 『位相空間(X*,T*)の部分集合X* はコンパクトである』 『位相空間(X,T)が位相空間(X*,T*)の中で稠密である』 の定義は 『X⊂X* 且つ φ≠∀A∈T* に対して,A∩X≠φ』 『位相空間(X*,T*)は位相空間(X,T)のコンパクト化である』 の定義は 『X* はコンパクト空間 且つ XはX* の中で稠密である』 従って、『x→∞』の定義は『xをa∈X* に近づける』を意味す るので εとδを使うと、 2つの位相空間 (X,T)、(Y,S) と map f: X → Y があり、位 相空間(X*,T*)は(X,T)のコンパクト化である時、 L:={b∈Y;∀ε∈nbhd(b,(Y,S)),∃δ∈nbhd(a,(X,T)) such that f(δ)⊂ε}(a∈X*)に於いて、 L≠φ の時、f(x)はLに収束するといい lim f(x):=L x→a と表記し、 L=φの時、f(x)は発散すると言う。 例:実数体RではX*はR∪{+∞,-∞}に相当し、a∈{+∞,-∞} と定義してみたのですが、 どんな位相空間(X,T)やコンパクト化(X*,T*)では良いという訳ではなく、 夫々に何らかの条件を付け加えねばならないような気がします。 どのような条件を付ければ 『0<∀ε∈R,0<∃δ∈R;δ<x⇒ε<f(x)』や 『0<∀ε∈R,0<∃δ∈R;δ<x⇒-ε>f(x)』 の一般での定義が完成しますでしょうか?

  • 位相空間についての質問です。

    位相空間(T,Ot)(Tは集合でOtは位相)として、a,b,cはTの元とします。 連続写像φ:[0,1]→T、φ(0)=a、φ(1)=bが存在して、 連続写像ψ:[0,1]→T、ψ(0)=b、ψ(1)=cが存在するとします。 このとき、連続写像g:[0,1]→T、g(0)=a、g(1)=cは存在するのでしょうか? もし存在するなら証明してほしいです。 自分の持ってる教科書の連続写像の定義は、 f:(T,Ot)→(S,Os)が点a∈Tで連続。 ⇔f(a)∈Uとなる任意のU∈Osに対して、あるV∈Ot,a∈Vが存在して、f(V)Uとなる。 と定めています。 一応、自分で考えたのは、 g:[0,1]→T、g(x)=φ(2x)(0≦x≦1/2)、g(x)=ψ(2x−1)(1/2≦x≦1)なのですが、x=1/2で連続なのかわかりません。g:[0,1/2]→T, g:[1/2,1]→Tは連続だと思います。 g(1/2)∈Uとなる開集合U⊂Tを任意に取ります。 g:[0,1/2]→Tの連続性から1/2∈V1、V1⊂[0,1/2] となる開集合が存在してg(V1)⊂Uで、 g:[1/2,1]→Tの連続性から1/2∈V2、V2⊂[1/2,1] となる開集合が存在してg(V2)⊂Uとなる事はわかります。 V1もV2も[0,1]の相対位相の元なので、V1UV2は、[0,1]の開集合となるのかわからないです。 (V1もV2も[0,1]の位相の元([0,1]の開集合)ならば、V1UV2は、[0,1]の開集合となる事はわかります。)

  • 位相に関する質問です

    (定理) Sを空でない一つの集合とする。 OをSにおける一つの位相とする時、その部分集合BがOの基底となる為には、任意のo∈Oおよび任意のx∈oに対して、 x∈W,W⊂oとなるようなW∈Bが存在することが必要十分である。 この定理の証明を考えたのですが、よくわかりませんでした。 以下、自分で考えた解答(未完成)です。 (証) BがOの基底だとを仮定する。 すると定義より ∀o∈Oに対してo=∪_[λ∈Λ]W_λ (W_λ∈B)が成立。 ここで、∀x∈oを考えると、o=∪_[λ∈Λ]W_λより ∃W_λ'∈B s.t. x∈W_λ' また、W_λ'⊂∪_[λ∈Λ]W_λ=oである。 W:=W_λ'として以上をまとめると ∀o∈O ∀x∈o ∃W∈B s.t. x∈W , W⊂o 逆に、 ∀o∈O ∀x∈o ∃W∈B s.t. x∈W , W⊂o を仮定する。 x∈oとすると、仮定より、あるW_λ'∈Bが存在して x∈W_λ' , W_λ'⊂oが成立するから x∈o⇒x∈W_λ'⇒x∈∪_[λ∈Λ]W_λより o⊂∪_[λ∈Λ]W_λ  ここまでしかできませんでした。 あとはo⊃∪_[λ∈Λ]W_λさえ示せれば o=∪_[λ∈Λ]W_λとなり、oは今任意なのでBは基底だと言えると思ったのですが。。。 (そもそも上の回答自体間違ってるかもしれません・・・) どなたか、詳しい方教えていただけないでしょうか? よろしくお願いいたしますm(_ _)m

  • 生成する開基の証明問題で示す事は?

    [補題] Xを位相空間とせよ。CをXの任意の開集合Uで∀x∈Uに対し,∃c∈C;x∈c⊂UとなるようなXの開集合の族とする。この時,CはXの開基となる。 [定義] Bが{(a,b);a,b∈R,a<x<b}ならばBによって生成される位相をstandard topologyという。 [定義] Bが{[a,b);a,b∈R,a<x<b}ならばBによって生成される位相をlower limit topologyという。 [定義] 位相空間Xのある開集合の族Bが次の条件を満たす時,BはXの開基という。 任意の開集合が与えられた時,∀x∈G,∃b∈B;x∈b⊂G. [定義] BをXの開基とする。T={U∈2^X;∀x∈U,∃b∈B;x∈b⊂U}の時,TはBから生成される位相である。 [問] 上記の補題を使って (1) 可算族B_Q={(a,b);a,b∈Q,a<b}はR上のstandard topologyを生成する開基である事を証明せよ。 (2) 族L={[a,b);a,b∈Q,a<b}はR上のlower limit topologyを生成する開基である事を証明せよ。 が解けずに困っています。 (1)の証明は,可算族B_QがR上のstandard topologyを生成する開基である事を示せばいいのだからstandard topologyの定義から {U∈2^R;∀x∈U,∃b∈B_Q;x∈b⊂U}={U∈2^R;∀x∈U,∃b∈B;x∈b⊂U} (但しB={(a,b);a,b∈R,a<x<b})となる事を示せばいいのでしょうか? (2)の証明も {U∈2^R;∀x∈U,∃b∈L;x∈b⊂U}={U∈2^R;∀x∈U,∃b∈B;x∈b⊂U} (但しB={[a,b);a,b∈R,a<x<b})となる事を示せばいいのでしょうか? こんがらがってきました。とりあえず何を示せばいいのかお教え下さい。すいません。お願いします。m(_ _)m

  • 部分空間の基底の求め方

    ベクトルa1=t(1,2,1,-1) a2=t(3,4,1,1) a3=t(0,1,1,-2) a4=t(5,3,-2,9)  ※t(p,q,r,s)は転置行列  によって生成される部分空間をWとします。このときWの次元とそのひと組の基底を求めよ。 という問題なのですが次元については   (1 3 0 5) A=(2 4 1 3)   (1 1 1 -2)   (-1 1 -2 9) とおいてこれの階数を求めてdimW=2と求められたのですが1組の基底の求め方がわかりません。 基底の求め方を教えてください。

  • 連続写像r:X→Aならrは商写像となる事を示せ

    下記の問題で質問です。 (1) Let p:X→Y be a continuous map. Show that if there is a continuous map f:X→Y such that pf equals the identity map of Y,then p is a quotient map. (2) If A⊂X,a retraction of X onto A is a continuous map r:X→A such that r(a)=a for each a∈A. Show that a retraction is a quotient map. (1) p:X→Yを連続写像とせよ。もし合成写像pfがYの恒等写像になるような連続写像f:Y→Xが存在するならpは商写像である事を示せ。 (2) もしA⊂XならXからAへの上へのretraction(引き込み,左逆写像)は∀a∈Aに対してr(a)=aとなる連続写像r:X→Aならrは商写像となる事を示せ。 (1)については f=p^-1の関係になっていてpもp^-1も連続で全単射と言ってあるのだから ∀p^-1(s)∈T(TはXの位相)⇔s∈S(SはYの位相)が言えるから pは商写像。 で正解でしょうか? (2)については 引き込みの定義はf:X→YでB⊂YでBがf(X)の部分集合でない時の逆像f^-1(B)をfによるBの引き戻しとか言ったりするのだと思います。 rはontoと言っているので全射と分かる。 Aの位相として相対位相T_a:={A∩t∈2^X;t∈T} (但しTはXの位相)が取れる。 そこでr^-1(s)∈T⇔s∈T_aを示す。 s∈T_a⇒r^-1(s)∈Tはrが連続である事から直ちに言える。 r^-1(s)∈T⇒s∈T_aである事は r^-1(s)∈T…(2)を採るとs=r(r^-1(s))(∵rは全射)=r^-1(s) (もしr^-1(s)⊂Aなら) …(3) (∵rの定義) ∈T_a (∵(2),(3)と相対位相の定義) しかしr^-1(s)がAに含まれていない場合はこのsは何ともいえません。 どうすればこの場合もs∈T_aが導けますでしょうか?

  • 連続関数の定義に関して(位相空間)

    「定義 (X、O_X)、(Y、O_Y)を位相空間とする。写像f:X→Yが連続であるとは、U \in O_Y→f~(-1)(U)\in X を満たすことである。(ただし、A\in Bは、AがBに含まれているという意味とする)」 と”連続”の定義が位相空間論の本には載っていて、この定義がε-δ論法での連続の定義と同じであることが一般に言われていますが、どうして位相空間論における連続の定義では、f^(-1)の存在を特に何の指定もなく認めてしまっていいのか、その辺りがよくわかりません。もしもわかっている方がいらっしゃれば、お教えいただけないでしょうか?