กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

พื้นที่ที่มีขอบเขตอย่างสมบูรณ์

เปลี่ยนเส้นทางไปยังส่วนต่างๆ

ในโทโพโลยีและสาขาคณิตศาสตร์ ที่เกี่ยวข้อง ความเป็นขอบเขตโดยสมบูรณ์ ( totally-boundedness)เป็นการขยายความของความกะทัดรัด (compactness )

พื้นที่ที่มีขอบเขตอย่างสมบูรณ์

ในโทโพโลยีและสาขาคณิตศาสตร์ ที่เกี่ยวข้อง ความเป็นขอบเขตโดยสมบูรณ์ ( totally-boundedness)เป็นการขยายความของความกะทัดรัด (compactness ) สำหรับสถานการณ์ที่เซตไม่จำเป็นต้องเป็นเซตปิดเซตที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์สามารถถูกปกคลุมด้วยเซตย่อยจำนวนจำกัดที่มี "ขนาด" คงที่ทุกค่า (โดยความหมายของ "ขนาด" ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของปริภูมิโดยรอบ )

คำว่าprecompact (หรือpre-compact ) บางครั้งใช้ในความหมายเดียวกัน แต่ precompact ยังใช้ในความหมายว่ากระชับสัมพัทธ์ได้ อีกด้วย คำจำกัดความเหล่านี้ตรงกันสำหรับเซตย่อยของปริภูมิเมตริกสมบูรณ์แต่ไม่ตรงกันโดยทั่วไป

ในปริภูมิเมตริก

พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสหนึ่งหน่วยสามารถถูกปกคลุมด้วยวงกลมรัศมี ε < 1/2, 1/3, 1/4 ได้จำนวนจำกัด
[0, 1] 2เป็นปริภูมิที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์ เนื่องจากสำหรับทุกε > 0 สี่เหลี่ยมจัตุรัสหน่วยสามารถถูกคลุมด้วยวงกลมเปิดรัศมีε จำนวน จำกัด

ปริภูมิเมตริก จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อสำหรับจำนวนจริงทุกจำนวนจะมีชุดลูกบอลเปิดรัศมี จำกัดจำนวนหนึ่ง ซึ่งมีจุดศูนย์กลางอยู่ในMและผลรวมของลูกบอลเปิดเหล่านั้นประกอบด้วย  Mหรือเทียบเท่ากัน ปริภูมิเมตริกMจะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อสำหรับทุกๆจะมีชุดคลุมจำกัดจำนวนหนึ่งซึ่งรัศมีของแต่ละองค์ประกอบของชุดคลุมนั้นมีค่าไม่เกินซึ่งเทียบเท่ากับการมีอยู่ของε-netจำกัด[ 1 ] ปริภูมิเมตริกจะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อลำดับทุกลำดับยอมรับลำดับย่อย โคชี ในปริภูมิเมตริกสมบูรณ์ เซตจะกระชับก็ต่อเมื่อเซตนั้นเป็นเซตปิดและมีขอบเขตโดยสมบูรณ์[ 2 ]

แต่ละพื้นที่ที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์จะมีขอบเขต (เช่นเดียวกับการรวมกันของเซตที่มีขอบเขตจำนวนจำกัดที่มีขอบเขต) ในทางกลับกันเป็นจริงสำหรับเซตย่อยของพื้นที่ยุคลิด (ที่มีโทโพโลยีของพื้นที่ย่อย ) แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่เป็นเช่นนั้น ตัวอย่างเช่น เซตอนันต์ที่มีเมตริกแบบ ไม่ต่อเนื่อง จะมีขอบเขตแต่ไม่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์: [ 3 ]ลูกบอลแบบไม่ต่อเนื่องทุกลูกที่มีรัศมีหรือน้อยกว่าจะเป็นเซตที่มีสมาชิกเดียว และไม่มีการรวมกันแบบจำกัดของเซตที่มีสมาชิกเดียวที่สามารถครอบคลุมเซตอนันต์ได้

ปริภูมิเอกรูป (เชิงทอพอโลยี)

เมตริกปรากฏในคำจำกัดความของขอบเขตทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละองค์ประกอบของการปกคลุมแบบจำกัดมีขนาดที่เทียบเคียงได้ และสามารถลดทอนให้เหลือขนาดโครงสร้างสม่ำเสมอได้เซตย่อยSของปริภูมิสม่ำเสมอXมีขอบเขตทั้งหมดก็ต่อเมื่อสำหรับกลุ่มE ใดๆ มีการปกคลุมแบบจำกัดของSโดยเซตย่อยของXแต่ละเซตย่อยที่ มีกำลัง สองคาร์ทีเซียนเป็นเซตย่อยของE (กล่าวอีกนัยหนึ่งEแทนที่ "ขนาด" εและเซตย่อยมีขนาดEถ้ากำลังสองคาร์ทีเซียนของมันเป็นเซตย่อยของE ) [ 4 ]

นิยามนี้สามารถขยายออกไปได้อีก ครอบคลุมถึงพื้นที่ทุกประเภทที่มีแนวคิดเรื่องความกะทัดรัดและการเติมเต็มแบบโคชี กล่าวคือ พื้นที่จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อการเติมเต็ม (แบบโคชี) ของพื้นที่นั้นมีความกะทัดรัด

ตัวอย่างและคุณสมบัติพื้นฐาน

การเปรียบเทียบกับชุดขนาดกะทัดรัด

ในปริภูมิเมตริก เซตจะกระชับก็ต่อเมื่อสมบูรณ์และมีขอบเขตโดยสมบูรณ์[ 5 ] หาก ไม่มีสัจพจน์ของการเลือกจะมีเพียงทิศทางไปข้างหน้าเท่านั้นที่เป็นจริง เซตพรีคอมแพ็กต์มีคุณสมบัติร่วมกันหลายประการกับเซตคอมแพ็กต์

  • เช่นเดียวกับเซตกระชับ การรวมกันของเซตที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์จำนวนจำกัดก็จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์เช่นกัน
  • ต่างจากเซตกระชับ (compact sets) ตรงที่เซตย่อยทุกเซตของเซตที่มีขอบเขตสมบูรณ์ (totally bounded set) ก็มีขอบเขตสมบูรณ์เช่นกัน
  • ภาพต่อเนื่องของเซตกระชับก็คือเซตกระชับ ภาพ ต่อเนื่องสม่ำเสมอของเซตก่อนกระชับก็คือเซตก่อนกระชับ

ในกลุ่มโทโพโลยี

แม้ว่าแนวคิดเรื่องขอบเขตโดยสมบูรณ์จะมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับปริภูมิเมตริก แต่โครงสร้างพีชคณิตที่ใหญ่กว่าของกลุ่มโทโพโลยีทำให้สามารถแลกเปลี่ยนคุณสมบัติการแยก บางส่วน ได้ ตัวอย่างเช่น ในปริภูมิเมตริก เซตจะกระชับก็ต่อเมื่อสมบูรณ์และมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ ภายใต้นิยามด้านล่างนี้ สิ่งเดียวกันนี้ใช้ได้กับปริภูมิเวกเตอร์โทโพโลยีใดๆ (ไม่จำเป็นต้องเป็น Hausdorff หรือสมบูรณ์) [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

รูปแบบ เชิงตรรกะทั่วไปของนิยาม นี้ คือ: เซตย่อยของปริภูมิหนึ่งจะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อเมื่อกำหนดขนาด ใดๆ แล้ว จะมีเซตคลุมจำกัดของเซตย่อยนั้นอยู่ ซึ่งแต่ละสมาชิกของเซต คลุม จะมีขนาดไม่เกิน และเซตย่อยนั้นจะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อมันมีขอบเขตโดยสมบูรณ์เมื่อพิจารณาว่าเป็นเซตย่อยของตัวมันเอง

เราใช้ข้อตกลงว่าสำหรับย่านใกล้เคียงใดๆของเอกลักษณ์ เซตย่อยเรียกว่า ( ซ้าย ) -เล็กก็ต่อเมื่อ[ 6 ] เซตย่อยของกลุ่มโทโพโลยีเป็น ( ซ้าย ) ที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์หากเป็นไปตามเงื่อนไขที่เทียบเท่ากันต่อไปนี้

  1. นิยาม : สำหรับย่านใกล้เคียงใดๆของเอกลักษณ์จะมีจำนวนจำกัดของ ที่ทำให้
  2. สำหรับย่านใดๆของจะมีเซตย่อยจำกัดอยู่เซตหนึ่งซึ่งสอดคล้องกับเงื่อนไข(โดยที่ด้านขวามือคือผลรวมมินคอฟสกี )
  3. สำหรับย่านใกล้เคียงใดๆของจะมีเซตย่อยจำนวนจำกัดของซึ่งแต่ละเซตย่อยมีขนาดเล็ก[ 6 ]
  4. สำหรับซับเบสตัวกรอง ที่กำหนดของ ตัวกรองย่านใกล้เคียงขององค์ประกอบเอกลักษณ์(ซึ่งประกอบด้วยย่านใกล้เคียงทั้งหมดของใน) และสำหรับทุกๆจะมีการครอบคลุมของโดยเซตย่อยขนาดเล็กจำนวนจำกัดของ[ 6 ]
  5. มีขอบเขตโคชี : สำหรับทุกย่านใกล้เคียงของเอกลักษณ์และทุกเซตย่อยอนันต์ที่นับได้ของจะมี ที่แตกต่างกันอยู่เช่นนั้น[ 6 ] (ถ้าเป็นเซตจำกัด เงื่อนไขนี้จะเป็นจริงโดยปริยาย )
  6. เซตใดเซตหนึ่งในสามเซตต่อไปนี้ตรงตาม (คำจำกัดความใดๆ ข้างต้น) การเป็นเซตที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์ (ทางซ้าย):
    1. การปิด ใน[ 6 ]
      • การที่เซตนี้อยู่ในรายการหมายความว่าเงื่อนไขต่อไปนี้เป็นจริง: เซตนั้นมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ (ทางซ้าย) ก็ต่อเมื่อเซตนั้นมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ (ทางซ้าย) (ตามเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งที่กล่าวถึงข้างต้น) เงื่อนไขเดียวกันนี้ใช้ได้กับเซตอื่นๆ ที่ระบุไว้ด้านล่างด้วย
    2. ภาพของภายใต้ผลหารมาตรฐานซึ่งกำหนดโดย(โดยที่คือองค์ประกอบเอกลักษณ์)
    3. ผลรวม[ 9 ]

คำว่าpre-compactมักปรากฏในบริบทของปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีของ Hausdorff [ 10 ] [ 11 ] ในกรณีนั้น เงื่อนไขต่อไปนี้ทั้งหมดก็เทียบเท่ากับการมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ (ทางซ้าย) เช่นกัน:

  1. ในการปิดให้เสร็จสมบูรณ์ นั้นกระชับ[ 10 ] [ 12 ]
  2. ตัวกรองละเอียดพิเศษทุกตัวเป็นตัวกรองแบบคอชี (Cauchy filter )

นิยามของขอบเขตที่ถูกต้องโดยสมบูรณ์นั้นคล้ายคลึงกัน กล่าวคือ เพียงแค่สลับลำดับของผลคูณเท่านั้น

เงื่อนไขที่ 4 บ่งชี้ว่าเซตย่อยใด ๆ ของ นั้นมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ (อันที่จริงคือ กระชับ ดู§ การเปรียบเทียบกับเซตกระชับด้านบน) ถ้าไม่ใช่ Hausdorff แล้ว ตัวอย่างเช่นเป็นเซตกระชับสมบูรณ์ที่ไม่ปิด[ 6 ]

ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี

ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีใดๆ เป็นกลุ่มเชิงทอพอโลยีแบบอาเบลภายใต้การบวก ดังนั้นเงื่อนไขข้างต้นจึงใช้ได้ ในทางประวัติศาสตร์ ข้อความ 6(a) เป็นการกำหนดใหม่ครั้งแรกของขอบเขตทั้งหมดสำหรับปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีซึ่งมีที่มาจากบทความของJohn von Neumann ในปี 1935 [ 13 ]

นิยามนี้มีคุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างหนึ่งคือ ในปริภูมิเว้าเฉพาะที่ซึ่งมีโทโพโลยีแบบอ่อนเซตพรีคอมแพ็กต์ก็คือเซตที่มีขอบเขตนั่นเอง

สำหรับปริภูมิ Banach ที่แยกได้ มีการกำหนดลักษณะที่ดีของเซตพรีคอมแพ็กต์ (ในโทโพโลยีบรรทัดฐาน) ในแง่ของลำดับฟังก์ชันที่ลู่เข้าอย่างอ่อน: ถ้าเป็นปริภูมิ Banach ที่แยกได้ จะเป็นพรีคอมแพ็กต์ก็ต่อเมื่อลำดับฟังก์ชันที่ลู่เข้าอย่างอ่อน ทุกลำดับลู่เข้า อย่างสม่ำเสมอบน[ 14 ]

ปฏิสัมพันธ์กับความนูน

  • ขอบเขตสมดุลของเซตย่อยที่มีขอบเขตทั้งหมดของปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีจะมีขอบเขตทั้งหมดอีกครั้ง[ 6 ] [ 15 ]
  • ผลรวมมินคอฟสกีของเซตกระชับ (มีขอบเขตโดยสมบูรณ์) สองเซต ก็เป็นเซตกระชับ (หรือมีขอบเขตโดยสมบูรณ์) เช่นกัน
  • ในพื้นที่นูนเฉพาะที่ (Hausdorff) ขอบเขตนูนและขอบเขตวงกลมของเซตที่มีขอบเขตโดยสมบูรณ์จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อสมบูรณ์[ 16 ]

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • จาร์โชว, ฮันส์ (1981) ช่องว่างนูนเฉพาะที่ สตุ๊ตการ์ท : บีจี ทอยบเนอร์ไอเอสบีเอ็น 978-3-519-02224-4. OCLC  8210342 .
  • นาริซี, ลอว์เรนซ์; เบคเกนสไตน์, เอ็ดเวิร์ด (2011). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีคณิตศาสตร์บริสุทธิ์และประยุกต์ (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). โบคา ราตัน, ฟลอริดา: สำนักพิมพ์ CRC. ISBN 978-1584888666. OCLC  144216834 .
  • Schaefer, Helmut H. ; Wolff, Manfred P. (1999). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอ โล ยีGTMเล่ม 8 (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). นิวยอร์ก, นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Springer New York. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC  840278135 .
  • Sutherland, WA (1975). บทนำเกี่ยวกับปริภูมิเมตริกและปริภูมิเชิงทอพอโลยี . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด. ISBN 0-19-853161-3. Zbl  0304.54002 .
  • เทรฟส์, ฟรองซัวส์ (2549) [2510] สเปซเวกเตอร์ทอพอโลยี การแจกแจง และเคอร์เนล Mineola, NY: สิ่งพิมพ์โดเวอร์ไอเอสบีเอ็น 978-0-486-45352-1. OCLC  853623322 .
  • วิลลาร์ด, สตีเฟน (2004). โทโพโลยีทั่วไป . สำนักพิมพ์โดเวอร์. ISBN 0-486-43479-6.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Totally_bounded_space&oldid=1351203546#Topological_vector_spaces "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ พื้นที่ที่มีขอบเขตอย่างสมบูรณ์

ในโทโพโลยีและสาขาคณิตศาสตร์ ที่เกี่ยวข้อง ความเป็นขอบเขตโดยสมบูรณ์ ( totally-boundedness)เป็นการขยายความของความกะทัดรัด (compactness )

ในปริภูมิเมตริก

ปริภูมิ เมตริก จะมี ขอบเขตโดยสมบูรณ์ ก็ต่อเมื่อสำหรับจำนวนจริงทุกจำนวนจะมีชุด ลูกบอลเปิด รัศมี จำกัดจำนวนหนึ่ง ซึ่งมีจุดศูนย์กลางอยู่ใน M และผลรวมของลูกบอลเปิดเหล่านั้นประกอบด้วย M หรือเทียบเท่ากัน ปริภูมิเมตริก M จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อสำหรับทุกๆจะมี...

ปริภูมิเอกรูป (เชิงทอพอโลยี)

เมตริกปรากฏในคำจำกัดความของขอบเขตทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละองค์ประกอบของการปกคลุมแบบจำกัดมีขนาดที่เทียบเคียงได้ และสามารถลดทอนให้เหลือขนาด โครงสร้างสม่ำเสมอได้ เซตย่อย S ของ ปริภูมิสม่ำเสมอ X มีขอบเขตทั้งหมดก็ต่อเมื่อสำหรับ กลุ่ม E ใดๆ...

ตัวอย่างและคุณสมบัติพื้นฐาน

ในปริภูมิเมตริก เซตกระชับ ทุกเซต มีขอบเขตสมบูรณ์ เซตที่มีขอบเขตทั้งหมดทุกเซตมีขอบเขต [ 5 ] [ 3 ] เซตย่อยของ เส้นจำนวนจริง หรือโดยทั่วไปแล้วของ ปริภูมิยูคลิด มิติจำกัด จะมีขอบเขตโดยสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อเซตย่อยนั้นมี ขอบเขต โดยทั่วไปแล้ว หากปริภูมิเมตริกมี...