康托尔空间

在数学中,以格奥尔格·康托尔命名的康托尔空间是对经典康托尔集的拓扑学抽象:即与康托尔集同胚的拓扑空间。在集合论中,拓扑空间2ω也就是康托尔空间。

例子
康托尔集自身就组成康托尔空间不过,康托尔空间的一般标准例子是可数无限多个离散两点空间{0, 1}的积,一般写作2^\mathbb{N}或2ω(其中2表示离散拓扑中的2-元素集合{0,1})。2ω中的一个点是一个由0和1组成的无穷二进制序列,给定这样一个序列a0,a1,a2……,可以将其映射为实数
:\sum_{n=0}^\infty \frac{2 a_n}{3^{n+1}}
这个映射指出了从2ω到康托尔集的同胚,表明2ω是一个康托尔空间。

康托尔空间常见于实分析。例如,它们作为子空间存在于每个完美完备空间(要了解这一点,请注意在这样的空间中,任何非空完美集都包含两个直径任意小的不交非空完美子集,因此我们可以模仿通常的康托尔集的构造。)。另外,每个可分不可数完全可度量空间都有康托尔空间作为其子空间。这包括实分析中的大多数常见空间。

特征
布劳威尔定理给出了康托尔空间的拓扑特征:

具有由闭开集构成的基的拓扑空间,也称为“零维空间”。布劳威尔定理可以重述为

该定理还通过Stone布尔代数表示定理等价于:任意两个可数无原子布尔代数都同构。

性质
正如布劳威尔定理指出的那样,康托尔空间可以以多种形式出现。但是,康托尔空间的许多性质都可以用2ω确定,因为康托尔空间可以构造为它们的积。

康托尔空间有以下性质:

  • 任何康托尔空间的势是2^{\aleph_0},也就是连续统的势。
  • 两个(直至任何有限个或可数个)康托尔空间的积仍然是康托尔空间。这一事实与康托尔函数一同,可以构造空间填充曲线。
  • 当且仅当一个(非空)豪斯多夫拓扑空间是一个康托尔空间的连续像时,它是紧可度量空间。

C(X)表示拓扑空间X上所有实值有界连续函数的空间;令K表示紧可度量空间,令Δ表示康托尔集。那么康托尔集具有以下性质:

  • C(K)与C(Δ)的一个闭子空间等距同构。

一般来说,这种同构性不唯一,因此并不是范畴论意义上的泛性质。

*康托尔空间的所有同胚群都是单群。

另见

  • 空间 (数学)
  • 康托尔集
  • 康托尔立方体

参考文献
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