连通分支

更新时间:2023-01-07 20:22

设R为空间X中点的连通关系,每个等价类R[x]称为空间X的一个连通分支。设Y为空间X的非空子集,Y作为X的子空间的连通分支称为X的子集Y的连通分支。

定义

设x,y是空间X中的两点,如果存在X的连通子集 ,则称点 是连通的。

①设X为拓扑空间, ,若C满足

(1)C是拓扑空间X的连通子集;

(2)C不是拓扑空间X的任一个连通子集的真子集。则称C为拓扑空间X的一个连通分支(或极大连通子集)。

②设X是多于一点的拓扑空间,若拓扑空间X的每个单点集都是X的连通分支,则称X为完全不连通空间。

定理

定理1

设X为拓扑空间,则

(1)若A是拓扑空间X的连通子集,则存在X的连通分支C,使得 ;

(2)拓扑空间X的任意两个不同的连通分支不相交;

(3)拓扑空间X是若干个连通分支的并。

证明 (1)对于拓扑空间X的连通子集A,记

显然, ,从而根据定理可知 是X的连通子集,并且 .若有X的连通子集M使得 ,则 ,于是 ,因此 ,所以C是X的极大连通子集,即它是X的连通分支。

(2)设 , 是X的两个不同的连通分支,若 ,则 是X的连通子集,从而 ,所以根据连通分支 , 的极大性可知 = 。

(3)因为对于任意 , 是X的连通子集,从而存在连通分支 使得 。所以 .

此定理表明,拓扑空间X的所有连通分支之族是X的一个分类。换言之,X的每个连通分支都是非空集;X的不同连通分支不相交;X的所有连通分支之并为X。

定理2

拓扑空间的每个连通分支都是闭集

证明 设C是拓扑空间X的任意连通分支,因为C是X的连通子集,从而 也是X的连通子集,所以由连通分支的极大性可知 ,即C是闭集。

定理3

若C是空间X的连通分支,则C是连通的。

推论

空间X的每个连通分支C都是X的极大连通子集,换言之,C是一个连通集,且不是其它连通集的真子集。

定理4

设 是一同胚映射, 和 分别是空间X和Y的所有连通分支所成的集,则映射是 和 间的一一对应。

示例

例1 多于一点的离散空间是完全不连通空间。

例2 拓扑空间X是连通空间当且仅当X是它的唯一连通分支。

例3 空间X连通 X是它自己唯一的连通分支.

例4 离散空间X的连通分支恰是它的所有单点集 ,

例5 Q作为数直线R的子空间不连通,Q的连通子集也是数直线R的连通子集,从而只能是区间或单点集,但任何区间 ,故Q的每个连通分支是单点集 ,x∈Q.这种连通分支均由一个单点组成的空间通常称为完全不连通空间,因单点集 不是Q的开集,可见连通分支不必是开集。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}