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聚点

Limit point · Accumulation point

每个邻域都含有集合中不同于该点的元素的点。

条目类型
定义

形式陈述

AX。点 xX 称为 A 的聚点(极限点),若每个 x邻域都与 A{x} 相交。聚点全体称导集 A。按这一“删去自身”的定义,在任意拓扑空间中都有

A=AA,

所以 A 闭当且仅当它包含全部聚点。若空间为 T1,则 x 是聚点还等价于每个邻域都含 A 的无限多个点;这一无限性刻画在一般拓扑中会失败。

直觉

聚点要求每个邻域都含有集合中另一个点,所以它描述集合在该处无法被局部孤立。点本身是否属于集合无关:聚点可以是集合外缺失的极限,也可以是集合内的非孤立点。闭包等于集合并上所有聚点,但在非 T1 空间中相关表述需谨慎处理“另一个点”的单点闭性。

例子与边界

A={1/n:n1}R 的唯一聚点是 0,但 0A。孤立点 1/n 属于 A 却不是聚点。有限集在 Hausdorff/T1 空间中没有聚点;在非 T1 空间中这一结论可失败。序列中某个值无限重复并不能自动说明它是序列取值集合的聚点,因为定义排除了点本身。用序列刻画聚点在第一可数空间中成立;一般拓扑需要网或滤子,单靠序列可能漏掉闭包点。

区间 (0,1) 的每个内部点以及端点 0,1 都是其聚点,说明聚点无需属于集合。常值序列虽然收敛到其常值,却不能据此把该点判为取值集合的聚点:取值集合只有一个点,邻域中没有“另一个”集合点。这个区别防止把序列的重复次数误当成集合的局部累积。

推论与应用

邻域定义聚点,集合的闭包由原集合与聚点组成。第一可数空间中,xA 的聚点通常可构造 A{x} 中序列趋于 x闭集则恰好包含全部聚点。紧致性中的 Bolzano–Weierstrass 性质用聚点控制无限子集,派生集迭代则进一步用于 Cantor–Bendixson 分解。

参考资料
  • James R. Munkres, Topology, 2nd ed., Prentice Hall, 2000,§17, limit points and closure。
  • Stephen Willard, General Topology, Dover reprint, 2004,Ch. 3, adherence and accumulation points。
关系图谱3 个相邻概念 · 1 类关系

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