理解数学概念——稠密性(density)
目录
1. 定义
2. 等价定义
3. 直观理解
1. 定义
在拓扑学(topology)和数学相关领域中,对于一个拓扑空间X的一个子集A,若X的每一个点要么属于A,要么无限“接近”A的某个成员,则称这个子集A是稠密的(dense)或称A具有稠密性(density)。换言之,X的每一个点都可以被其子集A中的点等同或很好地逼近。例如,比率数集(rational numbers)是实数(real numbers)的稠密子集,因为每一个实数要么是一个比率数,要么是一个无限接近比率数的数。正式地讲,若X的包含A的最小闭子集是X自身,则A是稠密的。
2. 等价定义
对于一个拓扑空间X的一个子集A,若满足下列等价条件中任意一个,则称A是X的一个稠密子集:
(1)若X的包含A的最小闭子集是X自身。
(2)A在X中的闭包等于X。
(3)A的补集之内部是空。
(4)X中的每一个点要么属于A,要么是A的一个极限点。
(5)对于每一个x∈A,x的每一个邻域都与A相交。
(6)A与X的每一个非空开子集相交。
若ℬ是X上拓扑之开集的一个基,则这个等价条件可以扩展以包括:
(7)对于每一个x∈A,x的每一个基本 (basic)邻域B∈ℬ与A相交。
(8)A与每一个非空的邻域B∈ℬ相交。
3. 直观理解
以实数轴为例,在实数轴的任意位置切割,必有一实数存在,这体现了实数轴的连续性,确保了实数轴的完备性。而对于实数轴上的任意开区间,无论其如何地小,它总含有一个或多个比率数(rational numbers),这体现了比率数的稠密性。