12.3 相对拓扑
定义
(12.3.3 相对拓扑)设
是一个度量空间, 是 的一个子集,并设 是 的一个子集。如果 在度量子空间 中是开的,那么我们称 是关于 相对开的;类似的,如果 在度量子空间 中是闭的,那么我们称 是关于 相对闭的。 (开集和闭集的概念并不是集合的内在属性,也就是说,它不止和限制在
上的度量函数 有关,还和它的环绕空间 相关)
命题
(12.3.4)设
是一个度量空间, 是 的一个子集,并设 是 的一个子集。那么有下面的两个命题成立: 是关于 相对开的,当且仅当存在 中的开集 使得 。 是关于 相对闭的,当且仅当存在 中的闭集 使得 。
课后习题
12.3.1 证明命题12.3.4(b)
考虑最简单的情形,不妨令有
是 的闭包(当然,是关于 的),于是 是一个闭集。对任意的 ,于是根据命题12.2.15(b) 是 的一个附着点,进而根据命题12.2.10存在一个 中依度量 收敛于 的序列 。此时注意到 同样是 中依度量 收敛于 的序列与 中依度量 收敛于 的序列,于是由于 , 分别是关于 , 相对闭的可以得到 与 ,即有 ;反之,对任意的 ,由于 是 的闭包,于是 是 的附着点。又因为 关于 是相对闭的且 ,于是根据命题12.2.15(b)我们有 应该包含其所有在 中的附着点,也就是说 。综上于是我们可得 。 反过来,若存在
中闭集 使得 。对任意 中的收敛序列 ,由于 是闭集并且 (即 也是 中的收敛序列),我们可以得到该序列收敛值 ;另一方面,对度量子空间 来说 是关于 相对闭的,于是由于 (即 也是 中的收敛序列)我们也可以得到 。从而 ,综合即对任意 中的收敛序列 其收敛值 都属于 ,根据命题12.2.15(b)即 是闭的。