拓撲學基礎

連續映射(拓撲)

連續性是一種承諾:映射不把東西撕裂——起初彼此鄰近的點,最終仍彼此鄰近。在微積分裡這是 epsilon–delta 的舞步,可距離恰恰是拓撲所拋棄的東西。精妙之處在於只用開集重新表述整個想法,使它在任何拓撲空間中都成立。

從空間 X 到空間 Y 的映射 f 是連續的,如果每個開集的原像都是開集:只要 V 在 Y 中是開集,那麼映入 V 的全體點所構成的集合 f逆(V) 在 X 中就是開集。等價地,每個閉集的原像都是閉集。注意方向——必須是開集的原像為開,而非開集的像為開;連續映射不必把開集映為開集。

這一條款在度量空間上恢復了我們熟悉的 epsilon–delta 定義,並遵守同樣順手的規則:恆等映射連續,連續映射的複合連續,常值映射連續。它之所以是正確的概念,正因為它只由拓撲空間唯一擁有的結構——即開集——構建而成。

從實直線到自身的映射 f(x) = x^2 是連續的:開區間 (1, 4) 的原像是 (-2, -1) ∪ (1, 2),它是開集。但 f 並不把開集 (-1, 1) 映為開集——它的像是 [0, 1),並非開集。連續性控制的是原像,而非像。

在 x^2 下開集的原像保持為開,但開集的像不必為開。

連續性可以是局部的:f 連續當且僅當它在每點都連續,而在 p 處連續意味著 f(p) 的每個鄰域都有一個 p 的鄰域映入其中。要檢驗連續性,只需檢查基(甚至子基)元素的原像,而非所有開集。

又稱
continuous function (topological)连续函数(拓扑)連續函數(拓撲)