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局部紧空间

Locally compact space

每一点都有闭包紧的邻域的 Hausdorff 空间;等价地每点有紧邻域。

形式陈述

本库将局部紧空间限定为 Hausdorff 空间 X,并要求每个点 x 有紧邻域:存在 NN(x) 使 N 紧。对 Hausdorff 空间,这等价于每点存在开邻域 U,其闭包 U 紧;事实上局部紧 Hausdorff 空间是正则的,且每点拥有由相对紧开集组成的邻域基。局部紧性是局部条件,不要求整个空间紧。

直觉

每个点周围都能找到一个虽可能只覆盖局部、但闭包不会“逃向无穷远”的紧致窗口。

例子与边界

Rn 局部紧但非紧;任意离散空间局部紧,因为单点紧。无限维赋范空间通常不局部紧;事实上 Hausdorff 拓扑向量空间中的局部紧性强烈迫使有限维。开子空间和闭子空间会继承局部紧性,但任意子空间未必。若不预设 Hausdorff,不同教材存在“每点有紧邻域”和“每点有闭包紧邻域”等不等价定义;本库通过加入 Hausdorff 条件消除歧义。

推论与应用

局部紧 Hausdorff 空间支持单点紧化、紧支撑函数、Radon 测度和局部到整体分析,是拓扑与分析常用的最低限度有限性条件。

参考资料
  • James R. Munkres, Topology, 2nd ed., Prentice Hall, 2000,§29, local compactness。
  • Stephen Willard, General Topology, Dover reprint, 2004,Ch. 7, locally compact Hausdorff spaces。