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度量诱导拓扑

Metric topology · Topology induced by a metric

度量空间的开球生成一个拓扑,把数值距离转化为纯拓扑结构。

条目类型
定理

形式陈述

给定度量空间 (X,d),令

τd={UX:xU, ε>0, Bε(x)U}.

τd 满足拓扑公理,称为 d 诱导的拓扑。

直觉

度量通过开球规定哪些点在每个尺度上可被同时包含,拓扑只保留这些邻近集合,忘掉具体距离数值。不同度量可以产生完全相同的开集,因此拓扑等价比等距弱得多。判断同一拓扑常证明两套开球可相互局部细化,而不是比较距离是否相等。

例子与边界

欧氏距离诱导实数和欧氏空间的通常拓扑。不同度量可以诱导同一拓扑;并非每个拓扑都来自某个度量,可度量化需要额外条件。

R 上,d(x,y)=|xy|ρ(x,y)=min{1,|xy|} 诱导同一通常拓扑,尽管第二个度量有界。离散度量 d(x,y)=1xy)使半径小于一的球为单点,诱导离散拓扑。度量 |arctanxarctany| 也给实线通常拓扑,但其完备性与标准度量不同,说明完备并非只由拓扑决定。

推论与应用

度量空间开球生成拓扑基,得到度量拓扑。其中拓扑收敛等价于距离趋零,第一可数Hausdorff 与正常性自动成立。分析性质若涉及具体速率、Cauchy 或 Lipschitz,需要保留度量;只涉及开集与连续性时可降到拓扑层。

参考资料
  • James R. Munkres, Topology, 2nd ed., Prentice Hall, 2000, §20.
  • Ryszard Engelking, General Topology, revised ed., Heldermann Verlag, 1989, §4.4.
关系图谱7 个相邻概念 · 1 类关系

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