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rainbowguy銀蟲 (正式寫手)
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[求助]
是不是所有的可分度量空間的子空間都是可分的?
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如題,是不是所有的可分度量空間X的子空間Y都是可分的?我的理解是可分的。原因如下:對(duì)于可分的度量空間X,必有一個(gè)可數(shù)的稠密子集M。對(duì)于X的子空間Y,也必有M的子集M1在Y中也是稠密的,所以Y也可分。 請(qǐng)教大蝦上述理解是否正確? |
木蟲 (小有名氣)
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對(duì)于可分的度量空間X,必有一個(gè)可數(shù)的稠密子集M,計(jì)M={a(i)},a(i)的個(gè)數(shù)是可數(shù)個(gè)。對(duì)每一個(gè)正整數(shù)k,記以點(diǎn)a為圓心,1/k為半徑的開球是B(a,1/k)。y由于M在X中稠密,對(duì)任意X中的元素x,以及任意正整數(shù)k,都存在M中某一個(gè)元素a使|x-a|<1/k。所以以每一個(gè)a(i)為圓心1/k為半徑的圓的并,記為UB(a(i),1/k)就是M的一個(gè)覆蓋,這樣的覆蓋對(duì)任意k都成立。 對(duì)于子空間Y中的任意點(diǎn)y,顯然y也屬于X,所以必有某一個(gè)a(i)使得|y-a(i)|<1/k,即y在開球B(a(i),1/k)中,由于Y是子空間,Y和此開球的交還有其他點(diǎn)(如不然,y就成了子空間Y的一個(gè)孤立點(diǎn),子空間能有孤立點(diǎn)嗎?),記為z(a(i),k)。把所有的z(a(i),k)收集起來,這些點(diǎn)至多有可數(shù)個(gè),對(duì)任意y屬于Y,都存在某一個(gè)z(a(i),k),使得y和z(a(i),k)在同一個(gè)開球B(a(i),k)中,也就是說|y-z(a(i),k)|<2/k,且他們都是子空間Y的元素,所以{z(a(i),k)}是Y的稠密子集。 |

木蟲 (小有名氣)
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對(duì)于可分的度量空間X,必有一個(gè)可數(shù)的稠密子集M,計(jì)M={a(i)},a(i)的個(gè)數(shù)是可數(shù)個(gè)。對(duì)每一個(gè)正整數(shù)k,記以點(diǎn)a為圓心,1/k為半徑的開球是B(a,1/k)。由于M在X中稠密,對(duì)任意X中的元素x,以及任意正整數(shù)k,都存在M中某一個(gè)元素a使|x-a|<1/k。所以以每一個(gè)a(i)為圓心1/k為半徑的圓的并,記為UB(a(i),1/k)就是M的一個(gè)覆蓋,這樣的覆蓋對(duì)任意k都成立。 對(duì)于子空間Y中的任意點(diǎn)y,顯然y也屬于X,所以必有某一個(gè)a(i)使得|y-a(i)|<1/k,即y在開球B(a(i),1/k)中,由于Y是子空間,Y和此開球的交還有其他點(diǎn)(如不然,y就成了子空間Y的一個(gè)孤立點(diǎn),子空間能有孤立點(diǎn)嗎?),記為z(a(i),k)。把所有的z(a(i),k)收集起來,這些點(diǎn)至多有可數(shù)個(gè),對(duì)任意y屬于Y,都存在某一個(gè)z(a(i),k),使得y和z(a(i),k)在同一個(gè)開球B(a(i),k)中,也就是說|y-z(a(i),k)|<2/k,且他們都是子空間Y的元素,所以{z(a(i),k)}是Y的稠密子集。 |

鐵桿木蟲 (正式寫手)
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一般而言,可分的拓?fù)淇臻g,其子空間不必可分。但可分的度量空間其子空間必定可分。 但這個(gè)命題的證明并不簡(jiǎn)單。應(yīng)當(dāng)注意:當(dāng) M 在 X 中稠密時(shí), M ∩ Y 在 Y 中不必稠密。反例有如: X = R^2 為歐氏平面, M 為橫縱坐標(biāo)均為有理數(shù)的點(diǎn)全體,顯然 M 在 X 中稠。又 Y 為中心在原點(diǎn),半徑為 π 的圓周,則 M ∩ Y 是空集,這是因?yàn)榧偃琰c(diǎn) P(x,y) 在 M∩ Y 中,則 根號(hào)(x^2+y^2) = π 但上式左邊是代數(shù)數(shù),右邊是超越數(shù),矛盾。因此,M ∩ Y 在 Y 中不稠。 建議由以下步驟來證明這一命題: (1) 對(duì)于 X 的可數(shù)稠密子集 M,設(shè) D 為中心在 M 中,半徑為有理數(shù)的開球全體,則 D 中開球的個(gè)數(shù)可數(shù),并且 X 中每個(gè)開集都是 D 中若干開球的并。 (2) 對(duì)于 X 的子空間 Y,令 D' 為形如 B ∩ Y 的集合全體,其中 B ∈ D 。并且,不失一般性可假設(shè) D' 中不含空集。則 D' 也是可數(shù)的,且 Y 中每一個(gè)開集也能表示為 D' 中若干元素的并集。 (3) 在 D' 的每個(gè)元素中取一個(gè)點(diǎn) x ,這種 x 的全體記作 M' 。 則 Y 中每個(gè)非空開集必與 M' 有非空的交,于是 M' 在 Y 中稠密。又由于 D' 可數(shù), M' 也是可數(shù)的。 |
銀蟲 (正式寫手)
銀蟲 (正式寫手)
木蟲 (小有名氣)
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(1)子空間能不能有孤立點(diǎn)?為什么?同問?只知道假如對(duì)象是拓?fù)湎蛄靠臻g那肯定不能有孤立點(diǎn),因?yàn)榭臻g需要對(duì)線性運(yùn)算封閉。 (2)z(a(i),1/k)是從以a(i)為中心,1/k為半徑的球內(nèi)選出的一個(gè)點(diǎn),因?yàn)閍(i)有可數(shù)個(gè),1/k有可數(shù)個(gè),所以球B(a(i),1/k)也有可數(shù)個(gè),所以選出的z也有可數(shù)個(gè)。不是說子空間Y與某一個(gè)開球的交點(diǎn)有可數(shù)個(gè),而是z有可數(shù)個(gè),這些z存在于以X的稠密子集中某元素為圓心,1/k為半徑的球中,因而也是Y的稠密集。 |

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