拓扑学基础
开集(公理)
在度量空间中,“开”有一个生动的含义:一个集合是开集,如果你站在它的任何一点上,都还能在该集合内部围出一个小球——没有任何点恰好处在边缘。在抽象拓扑中我们保留这种直觉,却舍弃了球。开集成为原始的、不加定义的概念,我们只是通过列出它们必须共同遵守的规则来宣布哪些集合是开集。
这些规则——开集公理——是:空集与整个空间是开集;任意一族开集(无论多大)的并是开集;有限多个开集的交是开集。满足这些规则的集族就是一个拓扑,其成员按定义就是开集。
值得强调的是哪些事并未被假定。单个点不必是开集,也不必是闭集;一个集合可以既非开又非闭(实直线上的半开区间 [0, 1) 是经典例子);一个集合也可以既开又闭(空集与整个空间永远如此)。“开”不是“闭”的反义——它们是相互独立的性质,仅通过取补集联系在一起。
为什么只允许“有限”交:每个 (-1/n, 1/n) 在实直线上都是开集,但它们对所有 n 取交得到 {0},这是一个并非开集的单点。无穷多个开集相交可能得到一个已失去全部活动余地的集合。
开集的无穷交可能不是开集——这正是只要求有限交的原因。
另见