拓扑学基础

道路连通

一个空间是道路连通的,如果你能在其内部从任何地方连续地走到任何地方而不离开它——任意两点之间,都有一条画在空间内部的路,你可以不抬笔地描出。它是连通性最亲手可触的形态:不仅“是一块”,而且“是可通行的一块”。

严格地说,X 是道路连通的,如果对每一对点 p 与 q,都存在一个从闭区间 [0, 1] 到 X 的连续映射 gamma,满足 gamma(0) = p 且 gamma(1) = q。这样的 gamma 称为从 p 到 q 的一条道路。由于区间 [0, 1] 连通、且连通集的连续像连通,道路连通总是蕴含连通。

反之不成立,标准的警示故事是拓扑学家的正弦曲线——sin(1/x)(x 取于 (0, 1])的图像,连同它所聚集到的那段 y 轴线段。该集合连通(你无法用开集把剧烈振荡的图像与极限线段分开),却不道路连通(没有任何连续道路能从振荡部分越到那段线段)。然而对于 R^n 的开子集,两个概念彼此一致。

R^n 中任何凸集——球、立方体、整个平面——都是道路连通的:用直线段 gamma(t) = (1 - t) p + t q 连接 p 与 q,它留在集合内部且显然连续。所以凸性是道路连通的一个便捷的充分(非必要)条件。

在凸集中,两点间的直线段就是一条道路,故凸集道路连通。

又称
pathwise connected弧连通弧連通