度量空間

稠密子集

稠密子集是一種處處可及的子集:儘管它可能充滿空隙,你卻能找到它的一個成員任意接近整個空間中的任何一點。沒有任何東西離這個子集很遠——它撒得足夠細密,以致緊鄰一切。

嚴格地說,度量空間 X 的子集 D 稱為稠密的,如果它的閉包是整個 X。等價地,X 的每個非空開集都含有 D 的點;或者說:對每一點 x 屬於 X 和每個 epsilon > 0,都有 D 中的點落在 x 距離 epsilon 之內。稠密性恰是用子集成員逼近空間中任一點所需的條件。

經典例子是實數軸 R 中的有理數 Q:任何兩個實數之間都有一個有理數,所以 Q 是稠密的,儘管它滿是空洞且測度為零。稠密性支撐著整個分析學中的逼近——例如,連續函數在可積函數空間中稠密,正因如此人們可以先對良好的函數證明結論,再過渡到極限。

Q 在 R 中稠密:給定任意實數 x 和任意 epsilon > 0,把 x 的小數展開截斷到足夠遠便得到一個與 x 相差小於 epsilon 的有理數。有限小數同樣稠密。

有理數千瘡百孔,卻仍能觸及每個實數。