Кіріспе

Топологиялық кеңістіктің түрі – нормальдық кеңістік. Топологияда және математиканың осымен байланысты салаларында, нормальдық кеңістік – бұл T4 аксиомасын қанағаттандыратын X топологиялық кеңістігі: X-тің кез келген екі бөлек жабық жиынының бөлек ашық маңдары болады. Нормальдық Хаусдорф кеңістігі T4 кеңістігі деп те аталады. Бұл шарттар – бөліну аксиомаларының мысалдары, ал олардың одан әрі күшейтілуі толыққанды нормальдық Хаусдорф кеңістіктерін, яғни T5 кеңістіктерін, және жақсырақ нормальдық Хаусдорф кеңістіктерін, яғни T6 кеңістіктерін анықтайды.

Анықтамалар

Топологиялық X кеңістігі – егер кез келген бөлек жабық жиындар E және F берілген болса, олардың U және V көршілері де бөлек болса, онда қалыпты кеңістік болып табылады. Бұл шарт E және F жиындарын көршілес аймақтармен бөлуге болатынын көрсетеді. T4 кеңістігі – бұл T1 кеңістігі X, және ол қалыпты; бұл X қалыпты және Хаусдорф кеңістігіне тең. Толық қалыпты кеңістік немесе тұқым қуалайтын қалыпты кеңістік – X топологиялық кеңістігі, онда X-тің кез келген қосалқы кеңістігі қалыпты кеңістік болып табылады. X толық қалыпты болады, егер және тек қана егер кез келген екі бөлек жиынды көршілес аймақтармен бөлуге болады. Сондай-ақ, X толық қалыпты, егер және тек қана егер X-тің кез келген ашық қосалқы жиыны, субкеңістік топологиясымен қалыпты болса. T5 кеңістігі немесе толық T4 кеңістігі – бұл толық қалыпты T1 кеңістігі X, бұл X Хаусдорф кеңістігі екенін білдіреді; сәйкесінше, X-тің кез келген қосалқы кеңістігі T4 кеңістігі болуы керек. Толық қалыпты кеңістік – бұл топологиялық кеңістік, онда кез келген екі бөлек жабық жиынтықты функция арқылы дәл бөлуге болады, яғни үздіксіз функция бар және бұл қалыптылықтан гөрі күшті бөлу қасиеті, өйткені Урисон леммасы бойынша, қалыпты кеңістіктегі бөлек жабық жиынтықты функция арқылы бөлуге болады, деген мағынада және , бірақ жалпы жағдайда дәл бөлінбейді. X толық қалыпты болады, егер және тек қана егер X қалыпты болса және кез келген жабық жиын Gδ жиыны болса. Балама түрінде, X толық қалыпты, егер және тек қана егер кез келген жабық жиын үздіксіз функцияның нөлдік жиыны болса. Бұл үш сипаттама арасындағы теңдік Веденисофф теоремасы деп аталады. Кез келген толық қалыпты кеңістік толық қалыпты, өйткені толық қалыптылық – тұқым қуалайтын қасиет. T6 кеңістігі немесе толық T4 кеңістігі – толық қалыпты Хаусдорф кеңістігі. "Қалыпты кеңістік" және "T4" терминдері, сондай-ақ олардан туындаған ұғымдар кейде басқа мағынаға ие болуы мүмкін. (Дегенмен, "T5" әрқашан "толық T4" дегенді білдіреді, ол қандай болмасын.) Мұнда берілген анықтамалар қазіргі кезде көбінесе қолданылатын анықтамалар болып табылады. Бұл мәселе бойынша толықрақ ақпарат алу үшін, Бөлу аксиомаларының тарихы деген бетке қараңыз. "Қалыпты тұрақты кеңістік" және "Қалыпты Хаусдорф кеңістігі" сияқты терминдер де әдебиетте кездеседі – олар кеңістік қалыпты және басқа да аталған шартты қанағаттандыратынын ғана білдіреді. Атап айтқанда, қалыпты Хаусдорф кеңістігі T4 кеңістігімен бірдей. Терминдердің мағынасының тарихи шатасуын ескере отырып, қолданылатын жағдайларда сөздік сипаттамалар пайдалы, яғни "T4" орнына "қалыпты Хаусдорф" немесе "T5" орнына "толық қалыпты Хаусдорф" қолдану. Толық қалыпты кеңістіктер мен толық T4 кеңістіктер басқа жерде талқыланады; олар паракомпакттылықпен байланысты. Жергілікті қалыпты кеңістік – әрбір нүктеде ашық көршілес аймағы қалыпты болатын топологиялық кеңістік. Кез келген қалыпты кеңістік жергілікті қалыпты, бірақ керісінше дұрыс емес. Немицкий жазықтығы – қалыпты емес, толығымен тұрақты жергілікті қалыпты кеңістіктің классикалық мысалы.

Қалыпты емес кеңістіктердің мысалдары

Нормалды емес топологияның маңызды мысалы алгебралық алуан түрліліктегі немесе алгебралық геометрияда қолданылатын сақина спектріндегі Зариски топологиясы болып табылады. Талдауға қатысы бар кейбір қалыпты емес кеңістіктердің бірі – нақты сан сызығы R-ден өзіне дейінгі барлық функциялардың топологиялық векторлық кеңістігі, нүктелік жуықтасу топологиясымен. Жалпы алғанда, Артур Гарольд Стоунның теоремасы санаусыз көп компакт емес метрикалық кеңістіктердің көбейтіндісі ешқашан нормалды бола алмайтынын көрсетеді.

Басқа бөліну аксиомаларымен байланысы

Егер нормальды кеңістік R0 болса, онда ол шын мәнінде толыққанды реттелген. Осылайша, "нормальды R0" мен "нормальды толыққанды реттелген" арасындағы кез келген кеңістік, біз әдетте "нормальды реттелген" деп атайтын кеңістікпен бірдей. Колмогоров бөлулерін қарастыра отырып, барлық нормальды T1 кеңістіктерінің Тихонов кеңістіктері екенін көреміз. Бұлар біз әдетте "нормальды Хаусдорф кеңістіктері" деп атаймыз. Топологиялық кеңістік псевдонормальды деп аталады, егер оның ішіндегі екі бөлек жабық жиын болса, олардың біреуі санаулы болса, оларды қамтитын бөлек ашық жиынтар табылады. Кез келген нормальды кеңістік псевдонормальды, бірақ керісінше дұрыс емес. Осы тұжырымдардың кейбір вариацияларына қарсы мысалдар жоғарыдағы тізімдерде кездеседі. Атап айтқанда, Sierpiński кеңістігі нормальды, бірақ реттелген емес, ал R-ден өзіне дейінгі функциялар кеңістігі Тихоновты, бірақ нормальды емес.