更新时间:2022-09-23 16:23
令I为(可能无穷的)指标集并设Xi对于每个I中的i为一个拓扑空间。置X = Π Xi,也即集合Xi的卡积。对于每个I中的i,我们有一个标准投影 pi : X → Xi。X上的积拓扑定义为所有投影pi在该拓扑下连续的最疏拓扑(也就是开集最少的拓扑)。该乘积拓扑有时也称为吉洪诺夫拓扑。
很明显,X上的乘积拓扑可以表述为形为pi(U)的集合生成的拓扑,其中i属于I而U是Xi的一个开集。换句话说,集合{pi(U)}构成X上的拓扑的子基。X的子集是开的当且仅当它是(可能无穷多的)的有限个形为pi(U)的集合的交集的并集。pi(U)有时称为开柱,而它们的交集称为柱集。
我们可以用构成X的空间Xi的基来表述乘积拓扑的基。设对于每个i属于I,选取一个集合Yi或者是整空间Xi或者是该空间的一个基,并且满足Xi = Yi对于除了有限个I中的i之外的所有i成立。令B为集合Yi的卡积。所有可以这样构造的B集合的族构成乘积空间的一个基。这意味着有限多空间的乘积有一个由Xi的基元素的乘积组成的基。
如果指标集为有限(特别是,对于两个拓扑空间的乘积),则积拓扑有更简单的表述。这个情况下,每个Xi的拓扑的乘积构成X上的拓扑的一个基。一般来讲,Xi的拓扑的乘积构成一个称为X上的盒拓扑的基。一般情况下,盒拓扑比积拓扑更细,但是对于有限乘积,它们是相同的。
从实直线R上的标准拓扑开始,定义n份R的乘积,就得到普通的R上的欧几里得拓扑。
康托尔集同胚于可数个离散空间{0,1}的乘积而无理数的空间同胚于可数个自然数集的乘积,每个集合也是采用离散拓扑。
乘积空间X加上标准投影,可以用如下的泛性质来刻划:若Y是拓扑空间,并且对于每个I中的i,fi : Y → Xi是一个连续映射,则存在恰好一个连续映射f : Y → X满足对于每个I中的i如下交换图成立: 这表明乘积空间是拓扑空间范畴中的积。从上述范性质可以得出映射f : Y → X连续当且仅当fi = pi o f对于所有I中的i连续。在很多情况下,检查分量函数fi的连续性更为方便。检验映射g : X→ Z是否连续通常更难;可以试着用某种方式利用pi连续这一点。
除了连续,标准投影pi : X → Xi也是开映射。这表示每个积空间的开子集投影到Xi上还是开集。反过来不真:若W是到所有Xi的投影都是开集的积空间的子空间,则W不一定是X中的开集。(例如,W = R闭映射。
积拓扑有时称为点式收敛拓扑,因为:X上的一个序列 (或者网)收敛当且仅当它所有到当且仅当所有Xi收敛。特别是,如果考虑所有在空间X = R对于所有I上的实值函数,在积拓扑上的收敛就是函数的点式收敛。
积拓扑的一个重要定理就是吉洪诺夫定理:任何紧致空间的乘积是紧致的。对于有限乘积很容易看出,而其一般情况等价于选择公理。
和其它拓扑概念的联系
每个T0空间的积是T0的。
每个T1空间的积是T1的。
每个豪斯多夫空间的积是豪斯多夫的。
每个正则空间的积是正则的。
每个吉洪诺夫空间的积是吉洪诺夫空间。
正规空间的积不一定是正规的。
每个紧致空间的积是紧致的(吉洪诺夫定理)局部紧致空间的积不一定是局部紧致的。
每个连通(路径-连通)空间是连通的(路径-连通的)。
每个遗传性不连通空间的积是遗传性不连通的。
F × U → U的空间称为纤维丛。