近傍系の公理

【設定】

X : 集合(空間)。ここでの考察の範囲での 普遍集合。

𝑥 : Xに属す任意の元(点)。

𝔘: 『X に属す 元 𝑥』 に対しそれぞれ一つずつ 『集合Xの 部分集合系』 を定める写像

【定義】

「 『X に属す 元 𝑥』 に対しそれぞれ一つずつ 『集合Xの 部分集合系』 を定める写像 𝔘 (𝑥) は、点𝑥の近傍系 neighborhood systemである」とは、
𝔘 (𝑥) が下記5条件を満たすということ。

(条件1)
𝔘(𝑥) ≠ ∅

(条件2) 
∀ U ( U ∈ 𝔘(𝑥) ⇒ 𝑥 ∈ U )
ないし、
∀ U ∈ 𝔘(𝑥) ( 𝑥 ∈ U )

(条件3) 
∀ U1 , U2 ( U1 , U2 ∈ 𝔘(𝑥) ⇒ U1 ∩ U2 ∈ 𝔘(𝑥) )
ないし、
∀ U1 , U2 ∈ 𝔘(𝑥) ( U1 ∩ U2 ∈ 𝔘(𝑥) )

(条件4)
∀ U , V ( U ∈ 𝔘(𝑥) かつ U ⊃V ⇒ V ∈ 𝔘(𝑥) )

(条件5) 
∀ U ∈ 𝔘(𝑥) , ∃ W ( W ⊃U かつ W ∈ 𝔘(𝑥) ) , ∀ y ∈ W ( ∀ U ∈ 𝔘(y) )
[矢野:2.1.1位相-定理2.1(p.58)]

(条件5') 

∀ U ∈ 𝔘(𝑥) , ∃W ∈ 𝔘(𝑥) , ∀ y ∈ W ( ∀ U ∈ 𝔘(y) )
[岩波数学事典:項目14B-U-iv)] [斎藤:項目4.2.4-4.2.5 (pp.110-111.)]

【定義】

点𝑥の近傍 neighborhood とは、 点𝑥の近傍系 𝔘(𝑥) に属す 集合のこと。

【文献】

 

性質:開集合系と近傍系の関係

【設定】

X : 集合(空間)。ここでの考察の範囲での 普遍集合。

𝑥 : Xに属す任意の要素(点)。

【本題1】

「集合X の開集合系 」 𝔒 が予め定められているとする。 X に属す 元 𝑥に対し、 𝑥 ∈ O ∈ U を満たす 集合Xの開集合 O が存在するような「X の部分集合 」U  をすべてかき集めた 「集合Xの 部分集合系」 は、 𝑥 の近傍系 となる。

【本題2】

集合X に属す 元 𝑥に対し、 が予め定められているとする。 以下の条件を満たす 「X の部分集合」 O をすべてかき集めた 「集合Xの 部分集合系」 は、 「集合X の開集合系 」 となる。

【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】