
【計】 open set
unclose
【化】 carat
【醫】 carat
collect; collection; gather; volume
【電】 set
在數學拓撲學中,開集(open set)是構成拓撲空間的基礎概念之一。漢英詞典中,“開集”對應英文術語為"open set",其核心定義為:不包含任何邊界點的集合。具體可從以下三方面闡釋:
公理化定義
在一般拓撲空間中,開集需滿足以下性質:
這一性質來源于法國數學家亨利·龐加萊對連續性的研究(參見《數學評論》期刊分析。
實例與幾何意義
在歐幾裡得空間(如實數軸$mathbb{R}$)中,開集表現為不含端點的區間,例如$(a,b)={x mid a<x<b}$。平面中的開圓盤${(x,y) mid x+y<r}$則是二維開集的典型代表(參考美國數學學會術語表。
應用與擴展
開集為連續性、收斂性等分析學概念提供了嚴格框架。在微分幾何中,開集構成流形的局部坐标系載體;在泛函分析中,開集性質被用于定義賦範空間的弱拓撲(引自理海大學拓撲學公開課講義。
參考來源
開集是拓撲學中的核心概念,其定義在不同數學背景下有所差異,以下從度量和拓撲空間兩個角度進行解釋:
度量空間中的開集
在度量空間$X$中,若子集$A$的每個點都存在一個以該點為中心的鄰域(例如開球),且該鄰域完全包含于$A$内部,則稱$A$是開集。例如,實數軸上的開區間$(a,b)$是典型開集,因為任意點$x$的鄰域$(x-epsilon, x+epsilon)$均屬于該區間。
拓撲空間中的抽象定義
在一般拓撲空間中,開集是拓撲結構的基礎元素,直接由拓撲公理定義。拓撲本身是空間所有開集構成的集合族,滿足:任意并、有限交和包含全集/空集的性質。此時開集無需依賴“距離”概念,更強調集合的開放性結構。
開集通過描述“鄰近性”和“邊界”性質,為連續性、收斂性等分析概念提供基礎。在度量空間中,它直觀表現為“無邊界點”;在抽象拓撲中,則作為構建空間結構的磚塊。
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