Przekształcenia ciągłe[edytuj]
W tym rozdziale wprowadzamy definicje funkcji ciągłej, otwartej, domkniętej, homeomorfizmu; podajemy podstawowe własności takich przekształceń. Korzystając z pojęcia ciągłości konstruujemy produkt przestrzeni topologicznych oraz przestrzeń ilorazową.
Funkcje ciągłe[edytuj]
Niech:
,
będą przestrzeniami topologicznymi.
Funkcję
nazywamy funkcją ciągłą, o ile
.
Innymi słowy funkcja
jest ciągła, jeśli przeciwobrazy zbiorów otwartych poprzez tę funkcję są zbiorami otwartymi.
Zauważmy, że ta sama funkcja
, w zależności od topologii na zbiorach
i
może być lub nie być ciągła. O ile na zbiorach
są z góry ustalone pewne wybrane topologie, mówienie o ciągłości funkcji
nie prowadzi do nieporozumień. Kiedy jednak na przykład rozważamy dwie różne topologie
na zbiorze
, zapis
przestaje być jednoznaczny. W związku z tym zamiast mówić o funkcjach ciągłych działających między zbiorami, będziemy mówili raczej o odwzorowaniach ciągłych działających między przestrzeniami topologicznymi. Tam gdzie to konieczne będziemy pisali:
zamiast
.
Niech
będą przestrzeniami topologicznymi.
- Jak wykazaliśmy w rozdziale 1. (podrozdział "funkcje ciągłe", własność 3.), w przypadku gdy
są przestrzeniami metrycznymi, powyższa definicja jest pewne orównoważna definicji wyrażonej w języku ε-δ (a zatem i definicji ciągowej) ciągłości.
- Jeśli
i
są funkcjami ciągłymi, to funkcja
jest ciągła.
- Dowód:
- Weźmy dowolny zbiór
. Musimy pokazać, że
. Zauważmy, że
. Z ciągłości
mamy
. Zatem, z ciągłości
,
. 
- Definicję ciągłości można równoważnie sformułować na wiele sposobów. W szczególności, równoważne są następujące warunki:
jest ciągła,
,
- Dla pewnej podbazy otwartej
w
:
,
- Dla pewnej bazy otwartej
w
:
,
- Dla pewnych systemów otoczeń
,
odpowiednio w
i
:
.
- Dowód:
- [1.]
[2.] 


- [1.]
[3.] Oczywiste, bo
.
- [3.]
[4.] Elementy bazy
są skończonymi przekrojami elementów podbazy
. Zatem ich przeciwobrazy są skończonymi przekrojami przeciwobrazów elementów
, więc z 3. są otwarte.
- [4.]
[5.] Weźmy dowolne
i
. Zauważmy, że ponieważ
jest bazą w
, to
dla pewnej rodziny
. Zatem
. Ponadto
, zatem
.
jest bazą otoczeń
, zatem istnieje
takie, że
. Ponadto
.
- [5.]
[1.] Weźmy
dowolne. Dla dowolnego
istnieje (z otwartości
i definicji systemu otoczeń)
takie, że
. Z 5. istnieje zatem otoczenie otwarte
punktu
takie, że
. Stąd
, więc
jest punktem wewnętrznyn
. Z dowolności
otrzymujemy, że
jest zbiorem otwartym. 
W zadaniach do tego rozdziału Czytelnik odnajdzie inne charakteryzacje ciągłości.
- Jeśli
są przestrzeniami topologicznymi i ustalimy pewien element
, to funkcja stała
zadana:
jest ciągła. Istotnie,
, ale
.
- Ćwiczenie: Przestrzeń topologiczna
jest dyskretna wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej przestrzeni topologicznej
i każdej funkcji
funkcja
jest ciągła.
- Ćwiczenie: Przestrzeń topologiczna
jest antydyskretna wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej przestrzeni topologicznej
i każdej funkcji
funkcja
jest ciągła.
- Jeśli
jest przestrzenią topologiczną,
i na
ustalimy topologię podprzestrzeni, to naturalne włożenie
(tzn. funkcja zadana
dla każdego
) jest ciągłe. Przeciwobrazem dowolnego zbioru otwartego jest jego przekrój ze zbiorem
, a zatem zbiór otwarty w
.
Funkcje otwarte i domknięte[edytuj]
Niech:
,
będą przestrzeniami topologicznymi.
Funkcję
nazywamy otwartą, o ile
.
Funkcję
nazywamy domkniętą, o ile
.
Zatem funkcje otwarte są to te odwzorowania, które przeprowadzają zbiory otwarte na zbiory otwarte. Podobnie, odwzorowania domknięte to te, które przeprowadzają zbiory domknięte na zbiory domknięte.
Zauważmy, że w powyższej definicji nie zakładamy, że
jest odwzorowaniem ciągłym. Część jednak autorów żąda od odwzorowania otwartego (domkniętego) by było ciągłe.
Niech
będą przestrzeniami topologicznymi.
- Jeśli
,
są przekształceniami otwartymi (domkniętymi), to
jest przekształceniem otwartym (domkniętym).
- Jeśli
jest bijekcją, to funkcja
jest otwarta wtedy i tylko wtedy, gdy jest domknięta.
- Jeśli
jest ciągłą bijekcją wtedy i tylko wtedy, gdy funkcja
odwrotna do
jest otwartą (domkniętą) bijekcją.
- Funkcja
jest otwarta wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje baza
przestrzeni
taka, że
.
- Ćwiczenie: Przeprowadzić dowody powyższych faktów.
- Jeśli
jest dowolną przestrzenią topologiczną, zaś
jest przestrzenią dyskretną, to każda funkcja
jest otwarta i jest domknięta. Oczywiście funkcja ta na ogół nie jest ciągła.
- Naturalne włożenie odcinka domkniętego
w przestrzeń
jest odwzorowaniem ciągłym, domkniętym, ale nie otwartym.
Homeomorfizmy[edytuj]
Niech
będą przestrzeniami topologicznymi.
Homeomorfizmem z przestrzeni
do przestrzeni
nazywamy każdą funkcję ciągłą
, odwracalną i taką, że funkcja
odwrotna do
jest ciągła.
Zauważmy, że jeśli
jest homeomorfizmem, to
jest również homeomorfizmem.
Przestrzenie
nazywamy homeomorficznymi, o ile istnieje homeomorfizm z
do
(lub równoważnie, co wynika z powyższej uwagi, homeomorfizm z
do
). Fakt, że przestrzenie
są homeomorficzne, oznaczamy symbolem
.
Własnością topologiczną nazywamy każdą taką własność przestrzeni topologicznych, że dana przestrzeń posiada ją wtedy i tylko wtedy, gdy posiada ją każda przestrzeń z nią homeomorficzna. Topologia jako nauka zajmuje się badaniem własności topologicznych przestrzeni. Z topologicznego punktu widzenia przestrzenie homeomorficzne są nierozróżnialne.
Włożeniem nazywamy funkcję ciągłą
będącą homeomorfizmem na obraz (tzn.
traktowana jako funkcja
, gdzie na
ustalona jest topologia podprzestrzeni względem
, jest homeomorfizmem).
Niech
będą przestrzeniami topologicznymi.
- Jeśli
i
są homeomorfizmami, to
jest homeomorfizmem.
- Dowód:
- Funkcja
jest ciągłą bijekcją jako złożenie ciągłych bijekcji. Ponadto,
. Ponieważ
są funkcjami ciągłymi,
jest ciągła jako ich złożenie. 
- Ciągła bijekcja
jest homeomorfizmem wtedy i tylko wtedy, gdy jest funkcją otwartą (funkcją domkniętą).
- Dowód:
- Dowód przeprowadzimy dla wersji twierdzenia mówiącej o funkcji otwartej. Dowód drugiej wersji jest analogiczny. Wprowadźmy oznaczenie:
.
- [
] Weźmy dowolny zbiór
. Ponieważ
jest bijekcją oraz
jest ciągłe, to
.
- [
] Musimy pokazać, że
jest ciągłe. Weźmy
. Mamy:
z otwartości
. 
- Jeśli
jest ciągłą injekcją i jest otwarta lub jest domknięta, to
jest włożeniem.
- Dowód:
- Dowód przeprowadzimy dla odwzorowania otwartego. Oczywiście
jest bijekcją na obraz. Ponieważ dla każdego
z otwartości
mamy
oraz
, to
. Wobec tego
jest otwartą bijekcją. Z ostatniego twierdzenia otrzymujemy, że
jest homeomorfizmem. 
- Ćwiczenie: Wykazać, że otwartość (domkniętość) ciągłej injekcji jest warunkiem dostatecznym, ale nie koniecznym na to, żeby injekcja ta była włożeniem.
- Istnieją ciągłe bijekcje, które nie są homeomorfizmami. Rozważmy funkcję identycznościową
, gdzie
oznacza topologię dyskretną na
. Jest ona oczywiście ciągłą bijekcją. Jednak
nie jest ciągła, gdyż np.
, ale
.
- Homeomorficzne są dowolne dwa odcinki otwarte
z topologiami standardowymi.
- Dowód:
- Nietrudno sprawdzić (ćwiczenie), że jest homeomorfizmem przekształcenie
zadane
dla każdego
. 
- Homeomorficzne są odcinek otwarty
z topologią standardową i
.
- Dowód:
- Odcinek
jest homeomorficzny z odcinkiem
. Funkcja tangens
jest homeomorfizmem. Z faktu, że złożenie homeomorfizmów jest homeomorfizmem, otrzymujemy tezę. 
- Ćwiczenie: Przestrzenie dyskretne (antydyskretne)
są homoeomorficzne dokładnie wtedy, gdy
.
- Ćwiczenie: Wykazać, że bycie przestrzenią: dyskretną (antydyskretną, skończoną, nieskończoną) jest własnością topologiczną.
Wprowadzanie topologii przez funkcje ciągłe[edytuj]
Minimalna topologia na dziedzinie[edytuj]
Niech
będzie przestrzenią topologiczną,
zbiorem, zaś
funkcją.
Wprowadzimy na zbiorze
pewną topologię
, przy której funkcja
będzie ciągła. Oczywiście, znalezienie jakiejkolwiek topologii na
o tej własności nie jest trudne - wystarczy przyjąć
. Nas jednak będzie interesowała najmniejsza topologia o tej własności. Zachodzi następujące twierdzenie:
jest najmniejszą topologią na
przy której
jest funkcją ciągłą.
- Dowód:
- Wykażemy najpierw, że
jest topologią na
. Zauważmy, że
. Dalej, przypuśćmy że rodzina
(gdzie
). Wówczas, z własności przeciwobrazu i definicji topologii na
:
. Z podobnych przyczyn dla
(gdzie
mamy:
. Zatem
jest topologią na
.
- Jest jasne, że
jest ciągła.
- Zauważmy teraz, że jeśli
jest topologią na
taką, że
jest ciągła, to z definicji ciągłości
, zatem
. 
Rozważmy teraz ogólniejszą wersję powyższego problemu.
Niech
będzie rodziną przestrzeni topologicznych,
zbiorem, zaś
rodziną funkcji.
Wówczas
jest podbazą najmniejszej topologii
na
takiej, że dla każdego
funkcja
jest ciągła.
- Dowód:
- Wykażemy najpierw, że
jest podbazą pewnej topologii na
. Oznaczmy przez
rodzinę skończonych przekrojów elementów rodziny
. Musimy pokazać, że
spełnia aksjomaty bazy. Zauważmy, że
dla dowolnego
, zatem
. Zatem
. Weźmy teraz dowolne dwa elementy
. Z definicji
istnieją
takie, że
i
. Stąd
. Zatem
jest bazą pewnej topologii na
.
- Wystarczy teraz zauważyć, że jeśli
jest topologią na
taką, że dla każdego
funkcja
jest ciągła, to
. Stąd
, gdyż
jest najmniejszą topologią na
zawierającą
. 
- Ćwiczenie: Wykazać, że przy oznaczeniach powyższego twierdzenia zbiór
, gdzie
jest podbazą przestrzeni
dla każdego
, jest podbazą topologii
.
Maksymalna topologia na przeciwdziedzinie[edytuj]
Rozważymy teraz sytuację w pewnym sensie odwrotną do opisanej w poprzednim podrozdziale. Będziemy bowiem przy ustalonej topologii na dziedzinie funkcji wprowadzali topologię na jej przeciwdziedzinie tak, aby dana funkcja była ciągła. Chcemy ponadto, aby wprowadzona topologia była największa z możliwych.
Niech
będzie przestrzenią topologiczną,
zbiorem, zaś
funkcją.
Wówczas
jest największą topologią na
taką, że
jest funkcją ciągłą.
- Dowód:
- Łatwo sprawdzamy, korzystając z własności przeciwobrazu, że
jest topologią na 
- Oczywiście
jest ciągła.
- Nietrudno też wykazać, że
jest największą topologią o żądanej własności. Jeśli bowiem
i
, to
. 
- Ćwiczenie: Uzupełnić szczegóły dowodu.
- Ćwiczenie: Wykazać, że jeśli
jest rodziną przestrzeni topologicznych,
zbiorem, zaś
rodziną funkcji, to istnieje maksymalna topologia
na
przy której każda z funkcji
jest ciągła.
Suma rozłączna przestrzeni topologicznych[edytuj]
Korzystając z ostatniego ćwiczenia zdefiniujemy koprodukt (lub inaczej: sumę rozłączną) rodziny przestrzeni topologicznych
. Dla uproszczenia załóżmy, że przestrzenie należące do tej rodziny są parami rozłączne (w przeciwnym wypadku możemy dokonać urozłącznienia, dla każdego
biorąc zamiast przestrzeni
jej homeomorficzną kopię, której elementy są parami
). Koproduktem rodziny
nazywamy wówczas przestrzeń
z najbogatszą topologią taką, że włożenia
,
są ciągłe dla wszystkich
. Przestrzeń tą oznaczamy symbolem
.
- Ćwiczenie: Wykazać, że zbiór
jest otwarty wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdego
zbiór
jest otwarty w
.
Topologia Tichonowa[edytuj]
W tym podrozdziale wprowadzimy pojęcie produktu rodziny przestrzeni topologicznych. Przypomnijmy najpierw pewne pojęcia teoriomnogościowe:
Produktem kartezjańskim rodziny zbiorów
nazywamy zbiór
.
Przy powyższych oznaczeniach rzutem na
-tą współrzędną (gdzie
) nazywamy funkcję
zadaną
dla każdego
.
Przejdziemy teraz do właściwej definicji, korzystającej z twierdzenia o istnieniu minimalnej topologii na dziedzinie rodziny funkcji.
Produktem rodziny przestrzeni topologicznych
nazywamy przestrzeń topologiczną
, gdzie
jest produktem kartezjańskim rodziny zbiorów
, zaś
jest minimalną topologią na
, przy której dla każdego
rzutowanie
jest funkcją ciągłą.
Powyżej zdefiniowaną topologię
nazywamy topologią Tichonowa lub topologią produktową.
Przyjmijmy oznaczenia z powyższej definicji.
Uwaga: W poniższych rozważaniach, w celu ich uproszczenia, utożsamiamy funkcję
ze zbiorem par uporządkowanych
(to znaczy "zapominamy" o dziedzinie i przeciwdziedzinie).
[Komentarz wędrowca:
pragnę zwrócić uwagę na nieścisłość nomenklaturową: funkcje SĄ zbiorami takich właśnie par. Trójka złożona z funkcji
i dwóch zbiorów
i
, takich że
nazywa się odwzorowaniem. W całym dokumencie przewija się ten błąd (Adam Kolany).
]
- Z twierdzenia o minimalnej topologii na dziedzinie wynika, że podbazą topologii produktowej
jest zbiór
.
- Zauważmy, że dla każdych
zachodzi
, gdzie
dla każdego
.
Intuicyjnie,
jest produktem kartezjańskim rodziny zbiorów powstałej przez zastąpienie w rodzinie
-go zbioru przez zbiór
(otwarty w
).
- Z powyższych rozważań wynika, że elementami bazy topologii produktowej są skończone iloczyny zbiorów postaci
. Jak nietrudno zauważyć, są to produkty kartezjańskie rodzin zbiorów powstałych przez zastąpienie w rodzinie
skończonej liczby przestrzeni
przez ich podzbiory otwarte
.
- Zauważmy jeszcze, że w przypadku gdy rozważana rodzina przestrzeni
jest skończona (przyjmijmy np.
), to bazą topologii produktowej jest rodzina
.
Ćwiczenie: Wykazać, że w powyższym, skończonym przypadku bazą topologii Tichonowa jest zbiór
, gdzie
jest bazą
dla każdego
.
- Dla każdego
rzutowanie
jest odwzorowaniem otwartym.
- Dowód:
- Wystarczy wykazać (z własności odwzorwań otwartych), że
dla zbiorów
należących do bazy topologii produktowej. Z postaci zbiorów bazowych opisanej w 2. oraz definicji rzutowania wynika, że
lub
dla pewnego
. Dowód jest zakończony. 
- Produkt dowolnej rodziny przestrzeni antydyskretnych jest przestrzenią antydyskretną.
- Produkt rodziny przestrzeni dyskretnych o mocy większej niż
jest przestrzenią dyskretną wtedy i tylko wtedy, gdy jest to rodzina skończona.
- Rozważmy przestrzenie skończone:
i
. Wówczas na
topologią Tichonowa jest zbiór:
.
- Przez
, gdzie
jest liczbą kardynalną zaś
przestrzenią topologiczną, rozumiemy przestrzeń
(to znaczy produkt
kopii przestrzeni
) z topologią produktową.
- Niech
.
- Dla
z topologią dyskretną przestrzeń
nazywamy kostką Cantora o ciężarze
.
- Dla
z topologią
przestrzeń
nazywamy kostką Aleskandrowa o ciężarze
. Przestrzeń
z tego przykładu nazywamy przestrzenią Sierpińskiego.
- Dla
przestrzeń
nazywamy kostką Tichonowa o ciężarze
.
Topologia ilorazowa[edytuj]
Niech będą dane przestrzeń topologiczna
i relacja równoważności
.
Funkcją ilorazową nazywamy funkcję
zadaną:
dla każdego
, gdzie
oznacza zbiór ilorazowy, zaś
klasę abstrakcji elementu
względem relacji
.
Topologią ilorazową na zbiorze ilorazowym
nazywamy najbogatszą topologię
na tym zbiorze, przy której funkcja ilorazowa
jest ciągła. Przestrzeń
nazywamy przestrzenią ilorazową przestrzeni
względem relacji
.
Jeżeli
, to istnieje najmniejsza relacja równoważności
taka, że
dla każdych
. Przestrzeń ilorazową względem tej relacji oznaczać będziemy przez
. Intuicyjnie, przestrzeń ta powstaje poprzez "sklejenie" wszystkich punktów zbioru
w jeden punkt.
Ogólniej, odwzorowaniem ilorazowym nazywamy każdą ciągłą surjekcję
taką, że topologia na
jest najbogatszą topologią, przy której
jest ciągła.
[Komentarz wędrowca: uprasza się Autora o uporządkowanie oznaczeń. Ni przypiął ni przyłatał w następującym niżej tekście pojawia się tu i ówdzie funkcja
. Pewno ma to być
, ale może lepiej, zeby autor sam to poprawił?? (A.Kolany)]
- Niech będą dane przestrzeń
i relacja równoważności
na tej przestrzeni.
niech będzie odwzorowaniem ilorazowym. Wówczas dla każdej przestrzeni
i funkcji ciągłej
takiej, że
o ile
, istnieje dokładnie jedna funkcja ciągła
taka, że
.
- Dowód:
- Przyjmijmy
dla
. Definicja ta jest niezależna od wyboru reprezentanta klasy
, gdyż z założenia
dla każdego
. Funkcja
jest zatem dobrze określona. Spełnia ona warunek
i nietrudno zauważyć, że jest jedyną funkcją go spełniającą. Wykażmy ciągłość
. Niech
będzie zbiorem otwartym. Z definicji
wynika, że
. Zbiór
jest otwarty z ciągłości funkcji
. Wystarczy teraz zauważyć, że z definicji topologii na
wynika, że
jest otwarty wtedy i tylko wtedy, gdy
jest otwarty w
. Wobec tego
jest otwarty, zatem
jest funkcją ciągłą. 
- Niech
będzie ciągłą surjekcją. Jeśli
jest odwzorowaniem otwartym lub odwzorowaniem domkniętym, to jest odwzorowaniem ilorazowym.
- Dowód:
- Musimy wykazać, że dowolny podzbiór
jest otwarty o ile
jest otwarty. Przypuśćmy zatem, że
jest otwarty. Jeśli
jest odwzorowaniem otwartym, to
jest również otwarty. Ale
jest surjekcją, więc
. Jeśli
jest odwzorowaniem domkniętym, to
jest zbiorem domkniętym. Ale
. 
- Niech
będzie odwzorowaniem ilorazowym. Na
określmy relację równoważności:
wtedy i tylko wtedy, gdy
. Wówczas przestrzenie
i
są homeomorficzne.
- Dowód:
- Przez
oznaczmy odwzorowanie ilorazowe. Zdefiniujmy funkcję
wzorem
. Z definicji relacji
wynika, że jest ona dobrze określona. Ponadto
jest surjekcją, gdyż
jest surjekcją. Wykażmy różnowartościowość
. Przypuśćmy, że
, to znaczy
, co z kolei z definicji
oznacza, że
, czyli
. Pozostaje wykazać ciągłość i otwartość
. Nietrudno zauważyć, że dla
mamy
. Z ciągłości
zbiór ten jest otwarty, o ile
jest zbiorem otwartym, zatem z definicji topologii ilorazowej zbiór
jest otwarty. Analogicznie, korzystając z faktu, że
dla
otrzymujemy, że
jest otwarte, co kończy dowód. 
- Surjekcja
jest odwzorowaniem ilorazowym wtedy i tylko wtedy, gdy posiada następującą własność: dla każdej przestrzeni topologicznej
i odwzorowania
odwzorowanie
jest ciągłe wtedy i tylko wtedy, gdy odwzorowanie
jest ciągłe.
- Dowód:
- [
] Pokażmy, że jeśli
jest odwzorowaniem ilorazowym, to własność powyższa zachodzi. Weźmy dowolne odwzorowanie
. Przypuśćmy, że
jest ciągłe. Niech
będzie zbiorem otwartym. Z ciągłości
zbiór
jest otwarty, ale
. Ponieważ
jest odwzorowaniem ilorazowym, oznacza to, że zbiór
jest otwarty. Stąd
jest ciągłe. Z drugiej strony, jeśli
jest ciągłe, to
jest ciągłe jako złożenie odwzorowań ciągłych.
- [
] Wykażmy teraz, że jeśli własność powyższa zachodzi, to
jest odwzorowaniem ilorazowym. Wykażmy najpierw ciągłość
. Gdyby istniało
otwarte i takie, że
nie byłoby otwarte, to dla odwzorowania identycznościowego
otrzymalibyśmy sprzeczność z założeniem, bowiem tak zdefiniowane
jest ciągłe, zaś
nie jest ciągłe. Przypuśćmy teraz, że topologia na
nie jest maksymalną topologią, przy której
jest ciągłe. Oznacza to, że istnieje zbiór
taki, że
jest otwarty, zaś
nie jest otwarty. Niech
będzie przestrzenią dwupunktową Sierpińskiego (tzn.
). Zdefiniujmy
wzorem:
. Wówczas
jest funkcją ciągłą, zaś
nie jest ciągłe.
- Ćwiczenie: Wykazać, że ostatnie z powyższych twierdzeń nie zachodzi, jeśli o
nie założymy, że jest surjekcją.
- Przestrzeń
jest homeomorficzna z przestrzenią
.
Wykażmy prawdziwość tego stwierdzenia. Ponieważ
, zaś
jest w naturalny sposób homeomorficzne z
, możemy utożsamiać
ze zbiorem
. Rozważmy odwzorowanie ciągłe
zadane wzorem
. Ponieważ
, indukuje ono odwzorowanie ciągłe
. Nietrudno sprawdzić, że
jest bijekcją. Weźmy zbiór
otwarty w topologii ilorazowej na
. Mamy:
, gdzie
jest odwzorowaniem ilorazowym. Pokażemy, że dla każdego punktu
istnieje jego otoczenie otwarte
. Będzie to oznaczało, że zbiór
jest otwarty, co wobec dowolności
wykaże otwartość odwzorowania
. Niech zatem
oraz
. Ponieważ
jest ciągłe,
jest otwarte w
. Jeśli zatem
, to
i istnieje
takie, że
. Jeśli zaś
, to
oraz istnieje
takie, że
. W obu wypadkach nietrudno pokazać, że
jest otwarte w
.
- Przestrzeń
jest homeomorficzna z przestrzenią
. Intuicyjnie fakt ten nie jest trudny do przyjęcia, formalny dowód pozostawiamy jako ćwiczenie dla Czytelnika. Jego wykonanie może okazać się łatwiejsze po ukończeniu lektury dalszych rozdziałów.
- Rozważmy przestrzeń
oraz najmniejsze relacje równoważności
takie, że:
-
oraz
,
-
oraz
,
-
dla każdego
.
Przestrzeń
nazywamy torusem 2-wymiarowym,
butelką Kleina, zaś
wstęgą Mōbiusa.
- Niech będzie dana przestrzeń topologiczna
. Stożkiem nad tą przestrzenią nazywamy przestrzeń
, zaś zawieszeniem
nazywamy przestrzeń
, gdzie
jest najmniejszą relacją równoważności na
taką, że
oraz
dla każdych
.
- W przestrzeni
rozważmy relację
taką, że
wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje
takie, że
dla każdego
. Przestrzeń
nazywamy
-wymiarową rzeczywistą przestrzenią rzutową i oznaczamy
.
>> Zadania