Кіріспе

Топологиялық кеңістік математикада
Топологияда ұзын сызық (немесе Александров сызығы) — нақты сызыққа ұқсас, бірақ белгілі бір жағынан "ұзынырақ" топологиялық кеңістік. Ол жергілікті түрде нақты сызық сияқты қасиет көрсетеді, бірақ ірі масштабтағы қасиеттері басқаша (мысалы, ол Линделоф та емес, ажыратыла да емес). Сондықтан ол топологияда маңызды қарсы мысал болып табылады. Түсініксіз айтқанда, кәдімгі нақты сандар сызығы бір-біріне тігілген сызық сегменттерінің санаулы санынан тұрады, ал ұзын сызық мұндай сегменттердің санаусыз санынан құралады.

Анықтама

Жабық ұзын сәуле – бірінші санаусыз ординалдың жартылай ашық аралықтағы Декарт көбейтіндісі ретінде анықталады. Бұл ординал лексикографиялық реттен туындайтын реттік топологиямен жабдықталған. Ашық ұзын сәуле – ең кішкентай элементті алып тастау арқылы жабық ұзын сәуледен алынады. Ұзын сызық екі ұзын сәулені біріктіру арқылы алынады, біреуі оң бағытта, екіншісі теріс бағытта. Нақтырақ айтқанда, оны кері ашық ұзын сәуле (кері дегеніміз – рет кері бұрылады) (бұл теріс жартысы) және (кері емес) жабық ұзын сәуле (оң жартысы) арасындағы ажыратылған одақтағы реттік топология ретінде анықтауға болады, соңғысының нүктелері біріншісінің нүктелерінен үлкен болуы арқылы толығымен реттелген. Басқаша айтқанда, біреуінің нүктесін (нақты санның қандай да бір мәнінде) екіншісінің нүктесімен сәйкестендіріп, екі ашық ұзын сәулені екеуінің арасындағы ашық аралық бойымен желімдеу арқылы алынған топологиялық кеңістік ретінде ұзын сызықты анықтаңыз. (Бірінші құрылым ұзын сызықтағы реттілікті анықтау және топологияның реттік топология екенін көрсету тұрғысынан жақсы; екіншісі ашық жиынтық бойынша желімдеуді қолдану тұрғысынан жақсы, бұл топологиялық тұрғыдан түсініктірек.) Интуитивті түрде, жабық ұзын сәуле – нақты (жабық) жарты сызыққа ұқсас, бірақ ол бір бағытта әлдеқайда ұзын: оны бір жағынан ұзын, екінші жағынан жабық деп айтамыз. Ашық ұзын сәуле – нақты сызыққа (немесе теңдес жартылай ашық сызыққа) ұқсас, бірақ ол бір бағытта әлдеқайда ұзын: оны бір жағынан ұзын, екінші жағынан қысқа (ашық) деп айтамыз. Ұзын сызық екі бағыттағы нақты сызықтардан ұзын: оны екі бағытта да ұзын деп айтамыз. Дегенмен, көптеген авторлар біз (жабық немесе ашық) ұзын сәуле туралы айтқан жерде «ұзын сызық» туралы айтады, және әр түрлі ұзын кеңістіктер арасында шатасу жиі болады. Бірақ көптеген қолдануларда немесе қарсы мысалдарда бұл айырмашылық маңызды емес, себебі маңызды бөлігі – сызықтың «ұзын» жағы, ал екінші жағында не болатыны маңызды емес (ұзын, қысқа немесе жабық болсын). Байланысты кеңістік, (жабық) ұзартылған ұзын сәуле, оң жақ шетіне қосымша элемент қосу арқылы бір нүктелік тығыздалу ретінде алынады. Сол сияқты, ұзын сызыққа екі элемент қосу арқылы ұзартылған ұзын сызықты анықтауға болады, әр шетіне біреуден.

Қасиеттері

Жабық ұзын сәуле "бір-біріне жабысқан" түп-тамырынан сансыз көп көшірмелерден тұрады. Мұны кез келген саналатын ординал үшін салыстырыңыз, оның көшірмелерін біріктіру әлі де гомеоморфты (және ретпен изоморфты) кеңістік береді. (Егер біз алынған кеңістіктің бірнеше көшірмелерін біріктіруге тырыссақ, олар енді жергілікті түрде гомеоморфты болмайды.) Бұл фактілердің салдарынан болады: 1) элементтері саналатын ординалдар, 2) саналатын ординалдардың әрбір саналатын жиынының жоғарғы шегі саналатын ординал, және 3) нақты сандардың өсуімен шектелген тізбегі жинақталады. Сондықтан, үдемелі функциялар болуы мүмкін емес. Шын мәнінде, кез келген үздіксіз функция ақырында тұрақты болады. Реттік топологиялар ретінде (мүмкін кеңейтілген) ұзын сәулелер мен сызықтар қалыпты Хаусдорф кеңістіктері болып табылады. Олардың барлығы нақты сызықпен бірдей кардиналдыққа ие, бірақ "көп ұзағырақ". Олардың барлығы жергілікті түрде ықшам. Олардың ешқайсысы метризацияланбайды; бұл ұзын сәуле тізбектік ықшам болғанымен, ықшам емес, тіпті Линделоф та емес, деген фактісінен көрінеді. Ұзын (ұзартылмаған) сызық немесе сәуле паракомпакт емес. Ол жолмен байланысты, жергілікті жолмен байланысты және жай ғана байланысты, бірақ жиырылмайды. Бұл - жабық сәуле жағдайында шекарасы бар бір өлшемді топологиялық көптүрлілік. Ол бірінші рет саналады, бірақ екінші рет саналмайды және бөлінбейді, сондықтан соңғы қасиеттерді өздерінің көптүрліліктеріне қажет ететін авторлар ұзақ сызықты көптік деп атамайды. Барлық ұзын кеңістіктерді бірден қарастырудың мәні бар, өйткені әрбір байланысты (бос емес) бір өлшемді (қажет емес ажыратылатын) топологиялық көптүрлілік, мүмкін шекарасы бар, дөңгелекке, жабық аралыққа, ашық аралыққа (нақты сызыққа), жартылай ашық аралыққа, жабық ұзын сәулеге, ашық ұзын сәулеге немесе ұзын сызыққа гомеоморфты. Ұзын сызық немесе сәуле (бөлінбейтін) дифференциалдық көпқабаттың құрылымымен жабдықталуы мүмкін (жабық сәуле жағдайында шекарасы бар). Алайда, бірегей болып табылатын топологиялық құрылымға қарама-қарсы (топологиялық тұрғыдан алғанда, нақты сызықты екі шетінен де "ұзартудың" бір ғана жолы бар), дифференциалдық құрылым бірегей емес: шын мәнінде, онда (нақтырақ айтқанда) жұппен диффеоморфты емес тегіс құрылымдар өте көп. Бұл нақты сызыққа қарама-қайшы келеді, онда әртүрлі тегіс құрылымдар бар, бірақ олардың барлығы стандарттыға диффеоморфты. Ұзын сызық немесе сәуле (нақты) аналитикалық көпқабаттың құрылымымен (жабық сәуле жағдайында шекарамен) жабдықталуы мүмкін. Алайда, бұл дифференциалданған жағдайға қарағанда әлдеқайда қиын (бұл (бөлініп тұратын) бір өлшемді аналитикалық көптүрліліктердің жіктелуіне байланысты, бұл дифференциалданған көптүрліліктерге қарағанда қиын). Қайтадан, кез келген берілген құрылымды әр түрлі (=талдау) құрылымдарға (талдау көптүрлілігі ретінде жұппен диффеоморфты емес) шексіз көптеген жолдармен кеңейтуге болады. Ұзын сызық немесе сәуле оның топологиясын тудыратын Риман метрикасымен жабдықталуы мүмкін емес. Себебі Риманның көптіктері паракомпакттылықты болжай алмай, метризацияланатын болып көрінеді. Ұзын сәулесі ықшам. Бұл жабық ұзын сәулелердің бір нүктелік ықшамдалуы, сонымен қатар оның Stone Čech ықшамдалуы, өйткені (жабық немесе ашық) ұзын сәуледен нақты түзуге дейінгі кез келген үздіксіз функция ақырында тұрақты болады. сонымен қатар қосылған, бірақ жол қосылмаған, өйткені ұзын сызық "өте ұзақ" жолмен қамтылуы мүмкін, бұл аралықтың үздіксіз бейнесі. көбейтілмейтін және бірінші болып саналатын емес.

Жоғары өлшемдер

Жоғары өлшемдегі паракомпакт емес манифольдтардың кейбір мысалдары: Пруфер манифольды, кез келген паракомпакт емес манифольдты кез келген бос емес манифольдқа көбейту, ұзын радиусты шар және т.б. Багпайп теоремасы паракомпакттылықтың, ω-шектілік кеңейтілген жағдайында да, паракомпакт емес беттердің изоморфизм кластары бар екенін көрсетеді. Ұзын сызықтың күрделі аналогтары жоқ, себебі әрбір Риман беті паракомпакт, бірақ Калаби мен Розенлихт 2-ші күрделі өлшемді паракомпакт емес күрделі манифольдтың мысалын келтірді.