Кіріспе

Кеңістіктің математикалық қасиеті
Топология және математиканың басқа да салаларында топологиялық қасиет немесе топологиялық инвариант – гомеоморфизмдерге қатысты өзгермейтін топологиялық кеңістіктің қасиеті. Басқаша айтқанда, топологиялық қасиет – гомеоморфизмдер бойынша жабық болатын топологиялық кеңістіктердің жиыны. Яғни, егер X кеңістігі белгілі бір қасиетке ие болса, X-ке гомеоморфты барлық кеңістіктер де сол қасиетке ие болады, онда кеңістіктің қасиеті топологиялық қасиет болып саналады. Практикалық тұрғыда, топологиялық қасиет – ашық жиындарды қолдана отырып сипатталатын кеңістіктің қасиеті. Топологиядағы маңызды мәселе – екі топологиялық кеңістіктің гомеоморфты екенін немесе емес екенін анықтау. Екі кеңістік гомеоморфты емес екенін дәлелдеу үшін, олардың екеуі де ортақ емес бір топологиялық қасиетін табу жеткілікті.

Негізгі функциялар

Ғарыштың қуаты. Ғарыш топологиясының қуаты (ашық ішкі жиындар жиыны). Салмақ – ғарыш топологиясының негізінің ең кіші қуаты. Тығыздық – жабылуы ғарышқа тең болатын ішкі жиынның ең кіші қуаты.

Бөлу

Кейбір осы терминдер ескі математикалық әдебиеттерде әртүрлі анықталады; бөлу аксиомаларының тарихын қараңыз. T0 немесе Колмогоров. Егер кеңістіктегі әр түрлі екі нүкте x және y үшін, x-ты қамтитын, бірақ y-ты қамтимайтын ашық жиын немесе y-ты қамтитын, бірақ x-ты қамтимайтын ашық жиын болса, кеңістік Колмогоров кеңістігі болып табылады. T1 немесе Фреше. Егер кеңістіктегі әр түрлі екі нүкте x және y үшін, x-ты қамтитын, бірақ y-ты қамтимайтын ашық жиын болса, кеңістік Фреше кеңістігі болып табылады. (T0-мен салыстырыңыз; мұнда ашық жиынға қай нүктенің кіретінін нақтылауға болады.) Балама түрінде, кеңістік T1 болып табылады, егер оның барлық жеке нүктелері жабық болса. T1 кеңістіктері әрқашан T0 болады. Айналайын. Егер әрбір қайталанбайтын жабық жиын C үшін бірегей жалпы нүкте p болса, кеңістік айналайын болады. Яғни, егер C екі кіші жабық, бос емес жиынның (мүмкін ажыраспайтын) біріндісі болмаса, онда C-ге тең болатын {p} жабылуына ие p бар, және осы қасиетке ие жалғыз нүкте – p. T2 немесе Хаусдорф. Егер әрбір екі түрлі нүктенің ортақ көршілері болмаса, кеңістік Хаусдорф кеңістігі болып табылады. T2 кеңістіктері әрқашан T1 болады. T2½ немесе Урысон. Егер әрбір екі түрлі нүктенің ортақ жабық көршілері болмаса, кеңістік Урысон кеңістігі болып табылады. T2½ кеңістіктері әрқашан T2 болады. Толық T2 немесе толық Хаусдорф. Егер әрбір екі түрлі нүктені функциямен бөлуге болса, кеңістік толық T2 болып табылады. Кез келген толық Хаусдорф кеңістігі Урысон болады. Тұрақты. Егер C жабық жиын болса және p – C-ге жатпайтын нүкте болса, онда C пен p-нің ортақ көршілері болмаса, кеңістік тұрақты болады. T3 немесе тұрақты Хаусдорф. Егер кеңістік тұрақты және T0 болса, онда ол Хаусдорф кеңістігі болып табылады. (Тұрақты кеңістік, егер және тек қана T0 болса, Хаусдорф болады, сондықтан терминология дұрыс.) Толық тұрақты. Егер C жабық жиын болса және p – C-ге жатпайтын нүкте болса, онда C пен {p} функциямен бөлінетін болса, кеңістік толық тұрақты болады. T3½, Тихонов, толық тұрақты Хаусдорф немесе толық T3. Тихонов кеңістігі – толық тұрақты T0 кеңістігі. (Толық тұрақты кеңістік, егер және тек қана T0 болса, Хаусдорф болады, сондықтан терминология дұрыс.) Тихонов кеңістіктері әрқашан тұрақты Хаусдорф кеңістіктері болып табылады. Қалыпты. Егер кез келген екі ажыратылған жабық жиынның ортақ көршілері болмаса, кеңістік қалыпты болады. Қалыпты кеңістіктер біртінделік бөліміне ие. T4 немесе қалыпты Хаусдорф. Қалыпты кеңістік, егер және тек қана T1 болса, Хаусдорф кеңістігі болып табылады. Қалыпты Хаусдорф кеңістіктері әрқашан Тихонов кеңістіктері болып табылады. Толық қалыпты. Егер кез келген екі бөлек жиынның ортақ көршілері болмаса, кеңістік толық қалыпты болады. T5 немесе толық қалыпты Хаусдорф. Толық қалыпты кеңістік, егер және тек қана T1 болса, Хаусдорф кеңістігі болып табылады. Толық қалыпты Хаусдорф кеңістіктері әрқашан қалыпты Хаусдорф кеңістіктері болып табылады. Мүлдем қалыпты. Егер кез келген екі ажыратылған жабық жиын функциямен дәл бөлінетін болса, кеңістік мүлдем қалыпты болады. Мүлдем қалыпты кеңістік сондай-ақ толық қалыпты болуы керек. T6 немесе мүлдем қалыпты Хаусдорф немесе мүлдем T4. Егер кеңістік мүлдем қалыпты және T1 болса, онда ол мүлдем қалыпты Хаусдорф кеңістігі болып табылады. Мүлдем қалыпты Хаусдорф кеңістігі сондай-ақ толық қалыпты Хаусдорф кеңістігі болуы керек. Дискретті кеңістік. Егер кеңістіктің барлық нүктелері толығымен оқшауланған болса, яғни кез келген жиын ашық болса, онда кеңістік дискретті болып табылады. Оқшауланған нүктелердің саны. Топологиялық кеңістіктің оқшауланған нүктелерінің саны.

Есепке алу шарттары

Ажыратылатын. Егер кеңістікте саналатын тығыз жиын болса, онда ол ажыратылатын болады. Бірінші саналатын. Егер әрбір нүкте үшін саналатын жергілікті база болса, онда кеңістік бірінші саналатын болады. Екінші саналатын. Егер кеңістіктің топологиясы үшін саналатын база болса, онда ол екінші саналатын болады. Екінші саналатын кеңістіктер әрқашан ажыратылатын, бірінші саналатын және Линделеф кеңістіктері болып табылады.

Байланыстылық

Байланыс. Кеңістік байланысқан деп аталады, егер ол екі бөлек, бос емес ашық жиынның біріккен жиыны болмаса. Балама түрінде, кеңістік байланысқан, егер жалғыз ашық-жабық жиындар – бос жиын және өзі болса ғана. Жергілікті байланыс. Егер әрбір нүктеде байланысқан жиындардан тұратын жергілікті база болса, кеңістік жергілікті байланысқан болады. Толық ажыратылған. Кеңістік толық ажыратылған, егер оның бірден көп нүктеден тұратын байланысқан ішкі жиыны болмаса. Жолмен байланысқан. X кеңістігі жолмен байланысқан, егер X-тегі кез келген екі x, y нүктесі үшін x-тен y-ге дейінгі p жолы болса, яғни p: [0,1] → X үздіксіз бейнелеуі, мұнда p(0) = x және p(1) = y. Жолмен байланысқан кеңістіктер әрқашан байланысқан болады. Жергілікті жолмен байланысқан. Егер әрбір нүктеде жолмен байланысқан жиындардан тұратын жергілікті база болса, кеңістік жергілікті жолмен байланысқан болады. Жергілікті жолмен байланысқан кеңістік байланысқан, егер және тек қана ол жолмен байланысқан болса. Доғамен байланысқан. X кеңістігі доғамен байланысқан, егер X-тегі кез келген екі x, y нүктесі үшін x-тен y-ге дейінгі f доғасы болса, яғни инъективті үздіксіз бейнелеу және доғамен байланысқан кеңістіктер жолмен байланысқан. Жасыра байланысқан. X кеңістігі жасыра байланысқан, егер ол жолмен байланысқан және кез келген үздіксіз бейнелеу тұрақты бейнелеуге гомотопты болса. Жергілікті жасыра байланысқан. X кеңістігі жергілікті жасыра байланысқан, егер X-тегі әрбір x нүктесі үшін U көршілігінің жергілікті базасы болса, ол жасыра байланысқан. Жартылай жергілікті жасыра байланысқан. X кеңістігі жартылай жергілікті жасыра байланысқан, егер әрбір нүктеде U көршілігінің жергілікті базасы болса, онда U-дегі кез келген цикл X-те қысылатын болады. Жартылай жергілікті жасыра байланысу, жергілікті жасыра байланыстан әлсіз жағдай, әмбебап жабынның болуы үшін қажетті шарт болып табылады. Қысылатын. X кеңістігі қысылатын, егер X-тегі сәйкестік бейнелеуі тұрақты бейнелеуге гомотопты болса. Қысылатын кеңістіктер әрқашан жасыра байланысқан. Гипербайланысқан. Егер екі бос емес ашық жиын бірімен-бірі қиылыспаса, кеңістік гипербайланысқан болып саналады. Кез келген гипербайланысқан кеңістік байланысқан. Ультрабайланысқан. Егер екі бос емес жабық жиын бірімен-бірі қиылыспаса, кеңістік ультрабайланысқан болып саналады. Кез келген ультрабайланысқан кеңістік жолмен байланысқан. Индискретті немесе тривиалды. Егер жалғыз ашық жиындар – бос жиын және өзі болса, кеңістік индискретті болып саналады. Мұндай кеңістіктің тривиалды топологиясы бар деп айтылады.

Қатықтығы

Тығыз. Егер әрбір ашық қаптамада шекті ішкі қаптама болса, кеңістік тығыз болады. Кейбір авторлар осы кеңістіктерді квазикомпакт деп атайды және "компакт" терминін Хаусдорф кеңістіктері үшін сақтайды, онда әрбір ашық қаптаманың шекті субқаптамасы бар. Тығыз кеңістіктер әрқашан Линделоф және паракомпакт болады. Сондықтан Хаусдорф кеңістіктері қалыпты. Бір-бірден тығыз. Егер әрбір тізбектің жинақты кіші тізбегі болса, кеңістік бір-бірден тығыз болады. Саналатын тығыздық. Егер әрбір саналатын ашық қаптамада шекті ішкі қаптама болса, кеңістік саналатын тығыз болады. Псевдокомпакт. Егер кеңістіктегі әрбір үздіксіз нақты мәнді функция шектеулі болса, кеңістік псевдокомпакт болады. σ-тығыз. Егер кеңістік санауға болатын көптеген тығыз кіші жиынтықтардың бірі болса, онда ол σ-тығыз болады. Линделоф. Егер әрбір ашық қаптамада саналатын ішкі қаптама болса, кеңістік Линделоф болады. Паракомпакт. Егер әрбір ашық қаптаманың ашық, жергілікті шекті жаңаруы болса, кеңістік паракомпакт болады. Паракомпакт Хаусдорф кеңістіктері қалыпты. Жергілікті тығыз. Егер әрбір нүктеде тығыз маңайлардан тұратын жергілікті база болса, кеңістік жергілікті тығыз болады. Сәл өзгеше анықтамалар да қолданылады. Жергілікті тығыз Хаусдорф кеңістіктері әрқашан Тихонов болады. Ұлтрабайланысты тығыз. Ұлтрабайланысқан тығыз X кеңістігінде әрбір ашық қаптама X-тің өзін қамтуы керек. Бос емес ұлтрабайланысқан тығыз кеңістіктерде монолит деп аталатын ең үлкен дұрыс ашық кіші жиынтығы болады.

Метрлеу мүмкіндігі

Метризацияланатын. Егер кеңістік метрикалық кеңістікке гомеоморфты болса, онда ол метризацияланатын болады. Метризацияланатын кеңістіктер әрқашан Хаусдорф және паракомпакт (соның салдарынан қалыпты және Тихонов) және бірінші саналатын. Сонымен қатар, топологиялық кеңістік, егер оған метрикалық топологиясіз метрикалық топологиясы сәйкес келсе, онда метризацияланатын деп аталады. Егер ол ажыратылатын және толық метрикамен метризацияланса, кеңістік поляк деп аталады. Жергілікті метризацияланатын. Егер әрбір нүктеде метризацияланатын маңай болса, онда кеңістік жергілікті метризацияланатын болады.

Топологиялық емес қасиеттер

Метрикалық кеңістіктердің және т.б. қасиеттерінің топологиялық қасиеттер емес көптеген мысалдары бар. Бір қасиеттің топологиялық емес екенін көрсету үшін, бір қасиеті бар, бірақ басқасында жоқ екі гомеоморфты топологиялық кеңістік табу жеткілікті. Мысалы, метрикалық кеңістіктің шектелгендік және толықтық қасиеттері топологиялық қасиеттер емес. Екі метрикалық кеңістік болсын, олар стандартты метрикаға ие. Олар гомеоморфизм арқылы байланысты. Бірақ біреуі толық, бірақ шектелмеген, ал екіншісі шектелген, бірақ толық емес.