形式陈述
给定拓扑空间族 $(X_i)_{i\in I}$,其笛卡尔积 $X=\prod_{i\in I}X_i$ 上的积拓扑,是使所有坐标投影 $\pi_i:X\to X_i$ 连续的最粗拓扑。一个标准基由集合
$$ \prod_{i\in I}U_i $$组成,其中每个 $U_i$ 在 $X_i$ 中开,且除有限多个 $i$ 外都有 $U_i=X_i$。有限积时,这就是所有 $U_1\times\cdots\times U_n$ 所成的基。积拓扑满足泛性质:$f:Y\to X$ 连续,当且仅当每个 $\pi_i\circ f$ 连续。
直觉
只用有限多个坐标来规定邻域,其余坐标保持自由;这样恰好加入让每个坐标观察都连续所必需的开集,而不额外增加信息。
例子与边界
$\mathbb R^n$ 的通常拓扑等于 $n$ 个实数直线的积拓扑。无限积 $\mathbb R^{\mathbb N}$ 中,限制前若干坐标的“柱集”是基本开集;同时限制每个坐标的开区间通常属于箱拓扑而不一定属于积拓扑。积拓扑与箱拓扑在有限指标集上相同,在无限指标集上通常不同。
推论与应用
积拓扑用于函数序列的逐点收敛、参数空间、无限坐标系统和 Tychonoff 定理。其泛性质让到积空间的连续性可逐坐标验证,是范畴积在拓扑空间中的具体实现。
参考资料
- James R. Munkres, Topology, 2nd ed., Prentice Hall, 2000,§19, product topology on arbitrary products。
- John M. Lee, Introduction to Topological Manifolds, 2nd ed., Springer, 2011,Ch. 3, products and the universal property。