閉集合の公理

【設定】

X : 集合(空間)。ここでの考察の範囲での 普遍集合

𝔉:  X 部分集合系

【定義】

「『集合X部分集合系𝔉は、 『集合X閉集合系 system of closed sets』 である」 とは、
「集合X 部分集合系𝔉 が 下記3条件を満たすということ。

(条件1)
𝔉 は、 集合X自体と 空集合 を自らの として持っていること。
つまり、  集合X自体と 空集合 𝔉 に属す
すなわち X 𝔉   かつ 𝔉

    

(条件2) 
𝔉 に属す 任意の 二つの集合 の合併 も、 𝔉 に属す
すなわち、
O1 , O2 ( O1 𝔉 かつ O2 𝔉 O1 O2 𝔉 )
ないし、
O1 , O2 𝔉 (O1 O2 𝔉 )

   

(条件3) 
𝔉 に属す 「Xの 部分集合 」の 任意の 重複部分 も、 𝔉 に属す
すなわち、
Oλ (λ∈Λ) (Oλ 𝔉(λ∈Λ) λ∈ΛOλ 𝔉 )
ないし、
Oλ 𝔉 (λ∈Λ) (     λ∈ΛOλ 𝔉     )

   

【定義】

「集合X閉集合系 𝔉」 とは、 「『集合X部分集合系𝔒は 『集合X閉集合系』 である」 と言える 「集合X部分集合系𝔉のこと。

「集合X閉集合 closed set 」 とは、 「集合X閉集合系 𝔉 に属す 集合のこと。

【文献】

 

性質:開集合系と閉集合系の関係

【設定】

X : 集合(空間)。ここでの考察の範囲での 普遍集合

【本題1】

「集合X の開集合系 𝔒 に属す 集合 O1 , O2, O3 , … の 補集合 O1 c , O2 c , O3 c , … がなす「X の部分集合系 」は、 集合X の閉集合系 となる (だからこのとき、 O1 c , O2 c , O3 c , … は 閉集合 )。 

【本題2】

集合X の閉集合系 𝔉 に属す 集合 F1 , F2, F3 , … の 補集合 F1 c , F2 c , F3 c , … がなす「X の部分集合系 」は、 「集合X の開集合系 」 となる (だからこのとき、 F1 c , F2 c , F3 c , … は開集合 )。

【証明】

→ 松坂『 集合・位相入門 』第4章§2-C (p.156) 『 岩波数学事典』項目14B;

【文献】