几种紧的描述方式
1.列紧
一个拓扑空间 ( X , τ ) (X,\tau) (X,τ)称之为列紧的,如果它的每个序列有收敛的子序列。
ps:这里的收敛指的是序列的收敛,而不是集合的收敛,两种收敛存在区别。
2.子集紧
一个拓扑空间 ( X , τ ) (X,\tau) (X,τ)称之为子集紧的,如果 X X X的每个无穷子集都有 X X X 中极限点。
3.可数紧
一个拓扑空间 ( X , τ ) (X,\tau) (X,τ)称之为可数紧的,如果其任何可数开覆盖都有有限子覆盖。
4.紧致
一个拓扑空间 ( X , τ ) (X,\tau) (X,τ)称为紧致的,如果它的任何开覆盖存在有限子覆盖。
ps:覆盖的定义即为子集族。
5.伪紧
若拓扑空间 ( X , τ ) (X,\tau) (X,τ)满足在连续函数下的像是有界的,则称 X X X是伪紧的。
可以看到,五种对紧的定义是从三个角度出发对拓扑空间进行的刻画:
1.子集紧、可数紧是从极限点角度出发对拓扑空间进行刻画。
2.可数紧、紧致则是从覆盖数量角度出发对拓扑空间进行刻画。
3.伪紧从连续函数像的有界性对拓扑空间进行刻画。
ps:“有界”这个定义是在距离空间中的,如果只给定了拓扑空间是不够的。
那么随之而来的Question就是:
“紧”到底是一种什么性质,为什么它的名字叫“紧”?
个人理解:
紧就是挤得慌,东西多,地方小。比如压缩饼干,折叠起来的降落伞,一辆超载的面包车。
为什么极限点,覆盖能够表述紧这个性质呢?
我们假如放出了 ℵ 1 \aleph_1 ℵ1个罪犯,让他们去城市中游荡,那我就得做好派出至多 ℵ 1 \aleph_1 ℵ1个武警去抓捕他们的准备。但是如果让这些罪犯一块乘坐可数辆公交车(超载危险,请勿模仿),那我派出可数个警察就可以了。这就是我对覆盖的理解。
同样是那被放出的 ℵ 1 \aleph_1 ℵ1个罪犯,如果让他们分散跑,那一个罪犯周围很难找到别的罪犯,如果让他们挤在公交车上,那一个罪犯周围必然能找到别的罪犯。
把上面的原因结果反过来想。结果就是对原因性质的一种表述,这种原因就是紧。
我们下面来总结下: