Ero sivun ”Avoin joukko” versioiden välillä

[katsottu versio][katsottu versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Toveri (keskustelu | muokkaukset)
p Diskreetti avaruus|
p w
Rivi 6:
 
[[Kuva:Neighborhood illust2.svg|thumb|Kuvan joukko V ei ole avoin, sillä pisteen p ympäristö ei sisälly joukkoon V.]]
[[Metrinen avaruus|Metrisessä avaruudessa]] avaruuden [[osajoukko]] ''A'' on ''avoin'', jonka jokaisella pisteellä ''x'' on [[ympäristö (topologia)|ympäristö]] U (''x'', <math>\epsilon</math>, joka kokonaisuudessaan sisältyy joukkoon ''A''.<ref name=Myrberg>{{kirjaviite | Tekijä = Lauri Myrberg | Nimeke = Differentiaali- ja integraalilaskenta, osa 1 | Sivut = 30–31 | Luku = Avoin ja suljettu joukko | Julkaisija = Kirjayhtymä | Vuosi = 1977 | Tunniste = ISBN 951-26-0936-3}}</ref> Toisin sanoen jokaista joukon ''A'' pistettä ''x'' kohti voidaan valita sellainen positiivinen luku ε, että kaikki pisteet, joiden etäisyys ''x'':stä on pienempi kuin ε, kuuluvat myös joukkoon ''A''.
 
Yhtäpitävästi voitaisiin määritellä, että joukko ''A'' on avoin, jos mikään sen [[reuna (topologia)|reunapiste]] ei kuulu joukkoon ''A''.
Rivi 15:
 
* Avaruus kokonaisuudessaan sekä tyhjä joukko ovat avoimia.
* Avoimien joukkojen [[yhdiste (matematiikka)|yhdiste]] on avoin joukko, olipa yhdisteessä mukana äärellinen tai ääretön määrä avoimia joukkoja.
* Sellainen avoimien joukkojen [[leikkaus (matematiikka)|leikkaus]], jossa on mukana vain äärellinen määrä avoimia joukkoja, on myös avoin joukko.
 
Avoimien joukkojen leikkaus, jossa on mukana äärettömän monta joukkoa, ei välttämättä ole avoin. Esimerkiksi reaalilukujen joukossa kaikkien avoimien välien (''a'' - ε, ''a'' + ε) leikkaus, kun ε saa kaikki reaalilukuarvot, käsittää vain pisteen ''a'', eikä se ole avoin.
 
Annetun metrisen avaruuden ''A'' kaikki avoimet joukot muodostavat kokoelman, jota sanotaan avaruuden [[topologia (matematiikka)|topologiaksi]]ksi.
 
== Avoimet joukot topologisessa avaruudessa ==
 
Jo metrisissä avaruuksissa avoimen joukon käsitteen avulla voidaan karakterisoisa monia topologisia käsitteitä kuten [[raja-arvo]] ja [[jatkuva funktio|jatkuvuus]]. Näiden käsitteiden kannalta metriikka sinänsä kuitenkin on epäoleellinen; merkitystä on vain sillä, mitkä joukot ovat avoimia. Tämä on antanut aiheen määritellä yleisempi [[topologinen avaruus|topologisen avaruuden]] käsite.
 
Topologinen avaruus määritellään valitsemalla annetusta joukosta ''X'' kokoelma sen osajoukkoja, joita nimetään '''avoimiksi'''. Tämä kokoelma on valittava niin, että se toteuttaa edellä todetut, jo metrisissä avaruuksissa pätevät tulokset:
 
* Avaruus kokonaisuudessaan sekä tyhjä joukko ovat avoimia.
* Avoimien joukkojen [[yhdiste (matematiikka)|yhdiste]] on avoin joukko, olipa yhdisteessä mukana äärellinen tai ääretön määrä avoimia joukkoja.
* Sellainen avoimien joukkojen [[leikkaus (matematiikka)|leikkaus]], jossa on mukana vain äärellinen määrä avoimia joukkoja, on myös avoin joukko.
 
Tätä avoimien joukkojen kokoelmaa sanotaan joukon ''X'' topologiaksi.
Rivi 50:
Ympäristöjen ja avoimien joukkojen avulla voidaan helposti määritellä keskeisiä topologian käsitteitä:
 
* Topologisen avaruuden <math>(X,\mathcal{T})</math> [[jonolukujono|jonolla]] <math>{( x_n )}_{n \in \mathbb{N}}</math> on '''[[raja-arvo]]''' pisteessä <math>a \in X</math>, jos ja vain jos jokaiselle pisteen <math>a</math> ympäristölle <math>U \in \mathcal{T}</math> löydämme indeksin <math>n_0 \in \mathbb{N}</math>, jolla <math>x_n \in U</math> kaikilla <math>n \geq n_0</math>.
 
* Jos <math>(X,\mathcal{T})</math> ja <math>(Y,\mathcal{T}')</math> ovat topologisia avaruuksia, niin kuvaus <math>f : X \rightarrow Y</math> on '''[[jatkuvuusjatkuva funktio|jatkuva]]''' pisteessä <math>a \in X</math> jos ja vain jos jokaiselle pisteen <math>f(a)</math> ympäristölle <math>V \in \mathcal{T}'</math> löydämme pisteen ''a'' ympäristön <math>U \in \mathcal{T}</math>, jolle <math>fU \subset V</math>. (tai yhtäpitävästi <math>U \subset f^{-1} V</math>)
 
* Joukko on '''[[yhtenäisyys|yhtenäinen]]''', jos ja vain jos sitä ei voi lausua epätyhjien avoimien joukkojen erillisenä yhdisteenä.