度量空間
開集(度量)
開集是沒有任何邊緣屬於自身的集合:從集合中的任何一點出發,你都可以朝任意方向邁一小步而仍留在集合之內。直觀地說,開集在它每個成員周圍都留有活動餘地——它沒有任何一點是危險地懸在邊界上的。
確切地說,度量空間 (X, d) 的子集 U 稱為開的,如果對 U 中每一點 x 都存在半徑 r > 0,使得開球 B(x, r) 包含於 U。等價地說,開集就是若干開球的聯集。所有開集組成的族即由該度量誘導的拓撲,它使不同度量空間上的分析能夠使用同一種語言。
開集服從三條結構規則:空集與整個空間 X 都是開的;任意多個(有限或無限)開集的聯集是開的;有限多個開集的交是開的。限制為有限交是本質的:開區間 (-1/n, 1/n) 對所有 n 的無限交是單點 {0},而它不是開的。
R 中的開區間 (0, 1) 是開的:任取其中一點 x,令 r = min(x, 1 - x),則球 (x - r, x + r) 仍留在 (0, 1) 內。端點 0 通不過此檢驗,這正是 [0, 1) 不開的原因。
(0, 1) 的每一點都有富餘空間,端點則沒有。
開與閉並非日常意義上的反義詞。一個集合可以既開又閉(整個空間和空集永遠如此),也可以既不開也不閉(R 中的半開區間 [0, 1) 既非開也非閉)。
另見