
【计】 open set
unclose
【化】 carat
【医】 carat
collect; collection; gather; volume
【电】 set
在数学拓扑学中,开集(open set)是构成拓扑空间的基础概念之一。汉英词典中,“开集”对应英文术语为"open set",其核心定义为:不包含任何边界点的集合。具体可从以下三方面阐释:
公理化定义
在一般拓扑空间中,开集需满足以下性质:
这一性质来源于法国数学家亨利·庞加莱对连续性的研究(参见《数学评论》期刊分析。
实例与几何意义
在欧几里得空间(如实数轴$mathbb{R}$)中,开集表现为不含端点的区间,例如$(a,b)={x mid a<x<b}$。平面中的开圆盘${(x,y) mid x+y<r}$则是二维开集的典型代表(参考美国数学学会术语表。
应用与扩展
开集为连续性、收敛性等分析学概念提供了严格框架。在微分几何中,开集构成流形的局部坐标系载体;在泛函分析中,开集性质被用于定义赋范空间的弱拓扑(引自理海大学拓扑学公开课讲义。
参考来源
开集是拓扑学中的核心概念,其定义在不同数学背景下有所差异,以下从度量和拓扑空间两个角度进行解释:
度量空间中的开集
在度量空间$X$中,若子集$A$的每个点都存在一个以该点为中心的邻域(例如开球),且该邻域完全包含于$A$内部,则称$A$是开集。例如,实数轴上的开区间$(a,b)$是典型开集,因为任意点$x$的邻域$(x-epsilon, x+epsilon)$均属于该区间。
拓扑空间中的抽象定义
在一般拓扑空间中,开集是拓扑结构的基础元素,直接由拓扑公理定义。拓扑本身是空间所有开集构成的集合族,满足:任意并、有限交和包含全集/空集的性质。此时开集无需依赖“距离”概念,更强调集合的开放性结构。
开集通过描述“邻近性”和“边界”性质,为连续性、收敛性等分析概念提供基础。在度量空间中,它直观表现为“无边界点”;在抽象拓扑中,则作为构建空间结构的砖块。
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