Кіріспе

Топологияда топологиялық кеңістікте ашық-жабық жиын (ашық және жабық жиынның біріктірілімі) – бір мезгілде ашық және жабық жиын. Мұндай мүмкіндік интуитивті емес сияқты көрінуі мүмкін, себебі «ашық» және «жабық» сөздерінің жалпы мағыналары бір-біріне қарама-қарсы, бірақ олардың математикалық анықтамалары өзара байланысты емес. Жинақ, егер оның толықтыруы ашық болса, жабық болады. Бұл, толықтыруы да ашық болатын ашық жиынның болу мүмкіндігін қалдырады, соның салдарынан екі жиын да ашық және жабық болады, демек ашық-жабық жиын болады. Тополог Джеймс Мункрес айтқандай, есіктен өзгеше, «жинақ ашық, жабық, екеуі де болуы мүмкін, немесе екеуі де болмауы мүмкін!» – есіктер үшін «ашық»/«жабық» ұғымдары жиынтар үшін қолданылатын ұғымдардан мүлдем бөлек екенін атап өтеді (сондықтан есіктердің ашық/жабық дихотомиясы жиынтарға ауыспайды). Осы есіктерге қарама-қайшылық «есік кеңістіктері» деп аталатын топологиялық кеңістіктер класына ат берді.

Мысалдар

Кез келген топологиялық кеңістікте бос жиын және бүкіл кеңістік екеуі де жабық-ашық (clopen). Енді екі ашық аралықтың бірігуінен тұратын кеңістікті қарастырайық және . кеңістігіндегі топология нақты сызықтағы стандартты топологиядан туындаған ішкі кеңістік топологиясы ретінде мұраланады. жиыны жабық-ашық, сондай-ақ жиыны да жабық-ашық. Бұл өте әдеттегі мысал: егер кеңістік осылайша шекті сандағы байланыссыз компоненттерден тұрса, онда компоненттер жабық-ашық болады. Енді дискретті метрикамен жабдықталған шексіз жиынды қарастырайық, яғни екі нүкте бір-бірінен өзгеше болса, арақашықтығы 1-ге тең, ал егер бірдей болса, 0-ге тең. Соның салдарынан, кез келген бір элементті жиын ашық болады; демек, кез келген жиын, жеке элементтердің бірігуі ретінде, ашық болады. Кез келген жиын ашық болғандықтан, кез келген жиынның толықтыруы да ашық, сондықтан кез келген жиын жабық. Осылайша, осы метрикалық кеңістіктегі барлық жиындар жабық-ашық. Төмендегідей, аз тривиальды мысал ретінде, барлық рационал сандардың кеңістігін олардың стандартты топологиясымен және квадраты 2-ден үлкен барлық оң рационал сандардың жиынын қарастырайық. құрамына кірмейтінін пайдаланып, жиынының ішкі кеңістігінің жабық-ашық екенін оңай көрсетуге болады ( нақты сызықтың жабық-ашық ішкі кеңістігі емес; ол ашық та емес, жабық та емес).

Қасиеттері

Топологиялық кеңістік байланысты егер және тек қана егер оның жалғыз ашық-жабық жиындары бос жиын және өзі болса. Жиын ашық-жабық егер және тек қана егер оның шекарасы бос болса. Кез келген ашық-жабық жиын – (мүмкін шексіз көп) байланысты компоненттердің бірігімі. Егер кеңістіктің барлық байланысты компоненттері ашық болса (мысалы, егер кеңістікте тек шекті көп компонент болса немесе егер ол жергілікті байланысты болса), онда жиын ашық-жабық егер және тек қана егер ол байланысты компоненттердің бірігімі болса. Топологиялық кеңістік дискретті егер және тек қана егер оның барлық ішкі жиындары ашық-жабық болса. Бірігу және қиылысу операцияларын қолдана отырып, берілген топологиялық кеңістіктің ашық-жабық ішкі жиындары Буль алгебрасын құрайды. Кез келген Буль алгебрасын осылай сәйкес топологиялық кеңістіктен алуға болады: Буль алгебралары үшін Стоунның бейнелеу теоремасын қараңыз.