位相空間における連結性の定義

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 定義:連結位相空間、連結部分集合・連結部分空間 
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※位相空間における連結性の具体例:R2上の連結性、Rn上の連結性 

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定義:連結位相空間
[松坂『集合・位相入門』5章§1-A連結位相空間(p.195);斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』5.3.1 (p.160);矢野『距離空間と位相構造』5.1.1節連結空間(p.165);佐久間『集合・位相―基礎から応用まで―』4.11 (p.79);志賀『位相への30講』27講(p.187)]
(設定)
 
X   :  (普遍)集合  
 
O   :  Xの開集合系 
 
(X, O) :  Xを台にして位相としてOを入れた位相空間  
(定義1)
・「
位相空間(X, O)が連結ないし連結位相空間である」とは、
 
2つの「空でない開集合」の直和としてXを表せないことをいう。 
・つまり、
 「
Xが連結ないし連結位相空間である」とは、
  次の
4条件を同時に満たす「Xの開集合」U,Vが存在しないことをいう。
   条件
1:U≠φ 
   条件
2:V≠φ 
   条件
3:X=U∪V 
   条件
4:U∩V=φ  
(定義2)
・「
Xが連結ないし連結位相空間である」とは、
 「
Xの開集合」であるとともに「Xの閉集合」でもある「Xの部分集合」が空集合とXに限られ、
  
空集合とXを除く全ての「Xの部分集合」が、「『Xの開集合』かつ『Xの閉集合』」を満たさない  
 ことをいう。  
(定義1と定義2の関係)
「
連結位相空間」の定義1と、「連結位相空間」の定義2は、同値。 
※位相空間における連結性の具体例:R2上の連結性、Rn上の連結性 


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定義:連結部分集合・連結部分空間
[松坂『集合・位相入門』5章§1-A連結位相空間(p.195-6);斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』5.3.2-3(p.160);矢野『距離空間と位相構造』5.1.1節連結空間(p.165);]
(設定)
 
X:    (普遍)集合  
 
(X, O) :  位相空間  
 
A:  Xの部分集合 
(定義1)  
「『
位相空間(X, O)の部分集合A』が連結部分集合ないし連結部分空間である」とは、
Aが、「Xの部分位相空間」として、連結であることをいう。
(定義2)[斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』5.3.3(p.160)松坂『集合・位相入門』5章§1-A補題(p.196);]
「『
位相空間(X, O)の部分集合』Aが連結部分集合ないし連結部分空間」であるとは、
次の
4条件を同時に満たす「Xの開集合」U,Vが存在しないことをいう。
   条件
1:U∩A≠φ 
   条件
2:V∩A≠φ 
   条件
3:A ⊂ ( U∪V ) 
   条件
4:A∩U∩V=φ  
(定義1と定義2の関係)
「
連結部分空間」の定義1と、「連結部分空間」の定義2は、同値。
 ※証明→
斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』5.3.3(p.160)松坂『集合・位相入門』5章§1-A補題(p.196) 
※位相空間における連結性の具体例:R2上の連結性、Rn上の連結性 

 

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Reference

矢野公一『距離空間と位相構造』共立出版、1997年。 5.1.1節連結空間(p.165)
斉藤正彦『数学の基礎:集合・数・位相』東大出版会、2002年。第5章位相空間(その2)5.3.1 (p.160)
松坂和夫『集合・位相入門』岩波書店、1968年。5章§1-A連結位相空間(p.195)。
志賀浩二『
位相への30講』朝倉書店、1988年、第27講コンパクト空間と連結空間(pp.187-)。
佐久間一浩『
集合・位相―基礎から応用まで―』共立出版、2004年、4.11 (p.79)。