Кіріспе

Топологияда және математиканың осымен байланысты салаларында, топологиялық кеңістік X, егер X-тің кез келген жабық C ішкі жиыны және C-ге жатпайтын p нүктесінің, бірін-бірі қиыспайтын ашық маңдары болса, реттелі кеңістік деп аталады. Осылайша, p және C маңдар арқылы бөлінеді. Бұл талап Т3 аксиомасы деп белгіленеді. "T3 кеңістік" термині көбінесе "реттелі Хаусдорф кеңістігін" білдіреді. Бұл шарттар – бөлу аксиомаларының мысалдары.

Анықтамалар

Топологиялық X кеңістігі – егер F жабық жиынтығы және F-ке жатпайтын кез келген x нүктесі берілген болса, онда x нүктесінің U және F жиынының V көршіліктері табылып, олар бірін-біріне жанаспаса, онда ол тұрақты кеңістік деп аталады. Қысқаша айтқанда, x және F нүктелерін жанаспайтын көршіліктер арқылы бөлуге болады. Т3 кеңістігі немесе тұрақты Хаусдорф кеңістігі – тұрақты және Хаусдорф кеңістігі болатын топологиялық кеңістік. (Хаусдорф кеңістігі немесе T2 кеңістігі – кез келген екі әртүрлі нүктесі көршіліктермен бөлінетін топологиялық кеңістік.) Көрсетілгендей, кеңістік T3 болады, егер және тек қана ол T0 және тұрақты болса. (T0 немесе Колмогоров кеңістігі – кез келген екі әртүрлі нүктесі топологиялық тұрғыдан ажыратылатын, яғни әртүрлі нүктелер жұбы үшін кем дегенде біреуінде екіншісін қамтымайтын ашық көршілік болатын топологиялық кеңістік.) Шындығында, егер кеңістік Хаусдорф болса, онда ол T0 болады, ал әрбір T0 тұрақты кеңістік Хаусдорф болады: екі әртүрлі нүкте берілген болса, кем дегенде біреуі екіншісінің жабылуына кірмейді, сондықтан (тұрақтылық бойынша) бір нүктені екіншісінен (немесе оның жабылуынан) бөлетін жанаспайтын көршіліктер табылады. Мұнда "тұрақты" және "T3" үшін келтірілген анықтамалар жиі кездеспесе де, әдебиетте маңызды айырмашылықтар бар: кейбір авторлар "тұрақты" және "T3" анықтамаларын осындай қолданылғандай ауыстырады немесе екі терминді де бір-бірін алмастыра қолданады. Бұл мақалада "тұрақты" термині еркін қолданылады, бірақ көбінесе "тұрақты Хаусдорф" деп айтылады, бұл нақтырақ, "T3" сияқты шамалы дәл емес. Бұл мәселе бойынша толық ақпарат алу үшін, Бөлу аксиомаларының тарихы бөлімін қараңыз. A – әрбір нүктесінде тұрақты ашық көршілік болатын топологиялық кеңістік. Кез келген тұрақты кеңістік жергілікті тұрақты, бірақ керісінше дұрыс емес. Жергілікті тұрақты емес кеңістіктің классикалық мысалы – "көзді" сызық.

Басқа бөліну аксиомаларымен байланысы

Тұрақты кеңістік міндетті түрде пререгулярлы болады, яғни кез келген екі топологиялық түрде ажыратылатын нүктелерді аудандармен бөлуге болады. Хаусдорф кеңістігі T0-келтірілген тұрақты кеңістікпен бірдей болғандықтан, тұрақты және T0 кеңістік Хаусдорф кеңістігі болуы керек (демек, T3). Шындығында, тұрақты Хаусдорф кеңістігі сәл күштірек T2½ шартын қанағаттандырады. (Дегенмен, мұндай кеңістік толыққанды Хаусдорф кеңістігі болуы міндетті емес.) Сондықтан, T3 анықтамасында T2 (Хаусдорфтық) орнына T0, T1 немесе T2½ қолдануға болады; тұрақты кеңістіктер контекстінде бәрі эквивалентті. Теориялық тұрғыдан алғанда, тұрақтылық және T3 шарттары Колмогоров коэффициенттері арқылы байланысты. Кеңістік тұрақты болады, егер және тек қана оның Колмогоров коэффициенті T3 болса; және, айтылғандай, кеңістік T3 болады, егер және тек қана ол тұрақты және T0 болса. Демек, тәжірибеде кездесетін тұрақты кеңістікті кеңістіктің Колмогоров үлесімен алмастыру арқылы T3 деп қарастыруға болады. Топологиялық кеңістіктерге қатысты көптеген нәтижелер тұрақты және Хаусдорф кеңістіктері үшін де жарамды. Көбінесе бұл нәтижелер барлық пререгулярлы кеңістіктер үшін де қолданылады; олар тұрақты және Хаусдорф кеңістіктері үшін бөлек тізімделген, себебі пререгулярлы кеңістіктер туралы түсінік кейінірек пайда болды. Екінші жағынан, нақты тұрақтылық туралы нәтижелер әдетте тұрақты емес Хаусдорф кеңістіктеріне қолданылмайды. Көптеген жағдайларда топологиялық кеңістіктердің басқа да шарттары (нормалдылық, псевдонормалдылық, паракомпакттылық немесе жергілікті компакттылық сияқты) егер пререгулярлылық сияқты әлсіз ажырау аксиомасы орындалса, тұрақтылықты білдіреді. Мұндай шарттар көбінесе екі нұсқада келеді: тұрақты нұсқа және Хаусдорф нұсқасы. Хаусдорф кеңістіктері әдетте тұрақты болмаса да, сонымен қатар (мысалы) жергілікті компактты Хаусдорф кеңістігі тұрақты болады, өйткені кез келген Хаусдорф кеңістігі пререгулярлы. Осылайша, белгілі бір көзқарас бойынша, тұрақтылықтың мәні жоқ, және сол нәтижеге қол жеткізу үшін әлсіз шартты қолдануға болады. Алайда, анықтамалар әдетте тұрақтылық тұрғысынан беріледі, себебі бұл шарт кез келген әлсіз шартқа қарағанда жақсы таныс. Математикалық талдауда зерттелетін көптеген топологиялық кеңістіктер тұрақты; шындығында, олар көбінесе толық тұрақты, бұл күшті шарт. Тұрақты кеңістіктерді нормалды кеңістіктермен де салыстыру керек.

Мысалдар мен мысалдар емес

Кіші индуктивті өлшемге қатысты нөлдік өлшемді кеңістіктің клопен жиындарынан тұратын негізі болады. Мұндай әрбір кеңістік тұрақты. Жоғарыда сипатталғандай, кез келген толық тұрақты кеңістік тұрақты болады, ал Хаусдорф емес (демек, пререгуляр емес) T0 кеңістігі тұрақты бола алмайды. Математикада зерттелетін тұрақты және тұрақты емес кеңістіктердің көптеген мысалдары осы екі мақалада кездеседі. Екінші жағынан, тұрақты, бірақ толық тұрақты емес, немесе пререгуляр, бірақ тұрақты емес кеңістіктер көбінесе мүмкін теоремалардың шекараларын көрсету үшін, болжамдарға қарсы мысалдар келтіру мақсатымен құрастырылады. Әрине, T0 емес, сондықтан Хаусдорф емес, мысалы, дискрет емес кеңістік сияқты тұрақты кеңістіктерді табу оңай, бірақ бұл мысалдар жүйелілік туралы түсініктерді T0 аксиомасынан гөрі көбірек береді. Толық тұрақты емес тұрақты кеңістікке мысал – Тихоновтың бұралаң бұрышы. Математикадағы ең қызықты тұрақты кеңістіктер кейбір қатаң шарттарды да қанағаттандырады. Сондықтан тұрақты кеңістіктер қасиеттер мен теоремаларды табу үшін зерттеледі, мысалы, төмендегілер, олар толық тұрақты кеңістіктерге қолданылады, әдетте анализде. Хаусдорф кеңістіктерінің тұрақты еместері де бар. Мысалы, R жиынтығы U – C түріндегі жиындармен тудырылған топологиямен, мұнда U – әдеттегі мағынадағы ашық жиын, ал C – R-дің бос ішкі жиыны бар жабылмаған жиынтығы.

Элементарлық қасиеттері

X тұрақты кеңістік деп алайық. Онда, кез келген x нүктесі және x-тің G көршілігі берілгенде, G-нің ішкі жиыны болатын x-тің жабық E көршілігі табылады.
Күрделірек айтқанда, x-тің жабық көршіліктері x нүктесінде жергілікті негіз құрайды. Шындығында, осы қасиет тұрақты кеңістіктерді сипаттайды; егер топологиялық кеңістіктегі әрбір нүкте үшін жабық көршіліктер сол нүктеде жергілікті негіз құраса, онда кеңістік тұрақты болуы керек. Осы жабық көршіліктердің ішкі кеңістіктерін қарастырғанда, тұрақты ашық жиынтықтар тұрақты X кеңістігінің ашық жиынтықтары үшін негіз құрайтынын көреміз. Бұл қасиет, шын мәнінде, тұрақтылықтан әлсіз; тұрақты ашық жиынтықтар негізін құрайтын топологиялық кеңістік жартылай тұрақты болып табылады.