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開写像と閉写像 - Wikipedia

ひらけ写像しゃぞうと閉写ぞう

ひらけ写像しゃぞうから転送てんそう

位相いそう空間くうかんろんにおいて、ひらけ写像しゃぞう (open map) は2つの位相いそう空間くうかんあいだひらけ集合しゅうごうひらけ集合しゅうごううつ関数かんすうである[1]。つまり、関数かんすう f : XYひらくであるとは、X任意にんいひらき集合しゅうごう Uたいして、ぞう f(U) が Y においてひらくであるということである。同様どうように、閉写ぞう (closed map) は集合しゅうごうを閉集合しゅうごううつ関数かんすうである。

閉写ぞう概念がいねん作用素さようそ概念がいねん混同こんどうしてはいけない。さらに、ひらき写像しゃぞうが閉写ぞうであるとはかぎらないし、閉写ぞうひらけ写像しゃぞうであるともかぎらない[2]

ひらけ写像しゃぞうも閉写ぞう連続れんぞくであるとはかぎらない。それらの定義ていぎはより自然しぜんえるが、ひらき写像しゃぞうや閉写ぞう連続れんぞく写像しゃぞうよりはるかに重要じゅうようでない。定義ていぎによって関数かんすう f : XY連続れんぞくであるとは Y のすべてのひらき集合しゅうごうはらぞうX においてひらくであるということであることをおもそう。(おなじことであるが、Y のすべての閉集合しゅうごうはらぞうX において閉であるということである。)

すべての同相どうしょう写像しゃぞうひらけ、閉、連続れんぞくである。実際じっさいぜんたんしゃ連続れんぞく写像しゃぞうたいする条件じょうけん同相どうしょう写像しゃぞうである」、「ひらき写像しゃぞうである」、「閉写ぞうである」はたがいに同値どうちである。

Y離散りさん位相いそうっていれば(すなわちすべての部分ぶぶん集合しゅうごうひらかつ閉であれば)すべての関数かんすう f : XYひらけ写像しゃぞうかつ閉写ぞうである(が連続れんぞくであるとはかぎらない)。たとえば、R から Z へのゆか関数かんすうひらかつ閉だが、連続れんぞくでない。このれい連結れんけつ空間くうかんひらくあるいは閉写像しゃぞうによるぞう連結れんけつであるとはかぎらないことをしめしている。

位相いそう空間くうかんせき X=ΠぱいXi があるときにはいつでも、自然しぜん射影しゃえい pi : XXiひらけである(連続れんぞくでもある)。 ファイバーたば射影しゃえい被覆ひふく写像しゃぞうせき局所きょくしょてき自然しぜん射影しゃえいであるから、これらもまたひらけ写像しゃぞうである。射影しゃえいはしかしながら閉であるとはかぎらない。たとえばだいいち成分せいぶんへの射影しゃえい p1 : R2Rかんがえよ。A = {(x,1/x) : x≠0} は R2 において閉だが、p1(A) = R − {0} は閉でない。しかしながら、コンパクトな Yたいして、射影しゃえい X × Y → X は閉である。これは本質ほんしつてきtube lemma である。

単位たんいえんうえのすべてのてんに、せいx-じくの、原点げんてんとそのてんむすはん直線ちょくせんとの角度かくどてることができる。単位たんいえんから半開はんかい区間くかん [0, 2πぱい) へのこの関数かんすうぜんたんひらけ、閉だが、連続れんぞくでない。これはコンパクト空間くうかんひらくあるいは閉写像しゃぞうによるぞうがコンパクトとはかぎらないことをしめしている。これを単位たんいえんから実数じっすうへの関数かんすうかんがえればひらきでも閉でもないということにも注意ちゅういしよう。おわりいき指定していすることは本質ほんしつてきである。

f(x) = x2さだまる関数かんすう f : RR連続れんぞくかつ閉だがひらけでない。

性質せいしつ

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関数かんすう f : XYひらくであることとすべての xXx のすべての(いくらでもちいさい)近傍きんぼう Uたいして f(x) のある近傍きんぼう V存在そんざいして Vf(U) であることは同値どうちである。

X基底きていについてひらかどうかを調しらべれば十分じゅうぶんである。つまり、関数かんすう f : XYひらくであることと f基本きほんひらき集合しゅうごうひらけ集合しゅうごううつすことは同値どうちである。

ひらけ写像しゃぞうと閉写ぞうひらきかく作用素さようそ閉包へいほう作用素さようそによって特徴とくちょうづけることもできる。f : XY関数かんすうとする。このとき

  • fひらくであることとすべての AXたいして f(A°) ⊆ f(A)° であることは同値どうちである
  • f が閉であることとすべての AXたいして f(A)f(A) であることは同値どうちである

2つのひらき写像しゃぞう合成ごうせいはまたひらくである。2つの閉写ぞう合成ごうせいはまた閉である。

2つのひらき写像しゃぞうせきひらけであるが、2つの閉写ぞうせきは閉とはかぎらない。

ぜんたんしゃ写像しゃぞうひらけであることと閉であることは同値どうちである。ぜんたん連続れんぞく写像しゃぞうぎゃく写像しゃぞうぜんたんしゃひらく/閉写ぞうである (and vice-versa)。

ぜんひらけ写像しゃぞうは閉写ぞうであるとはかぎらず、同様どうようぜん閉写ぞうひらけ写像しゃぞうであるとはかぎらない。

f : XYひらけまたは閉な連続れんぞく写像しゃぞうとする。このとき

最初さいしょの 2 つのケースでは、ひらくあるいは閉であることは結果けっかしたがうための十分じゅうぶん条件じょうけんぎない。3 つのケースでは必要ひつよう条件じょうけんでもある。

ひらけおよび閉写ぞう定理ていり

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いつ写像しゃぞうひらけあるいは閉であるかを決定けっていするための条件じょうけんっていることは有用ゆうようである。以下いかはこれらのラインに沿ったいくつかの結果けっかである。

閉写ぞう補題ほだい (closed map lemma) はつぎのようにべている。コンパクト空間くうかん X からハウスドルフ空間くうかん Y へのすべての連続れんぞく関数かんすう f : XY は閉かつ 固有こゆう写像しゃぞう (すなわちコンパクト集合しゅうごうぎゃくぞうはコンパクトである)である。この結果けっか変種へんしゅつぎのようにべている。局所きょくしょコンパクトハウスドルフ空間くうかんあいだ連続れんぞく関数かんすうが proper であれば閉でもある。

関数かんすう解析かいせきにおいて、ひらけ写像しゃぞう定理ていりつぎのようにべている。バナッハ空間くうかんあいだのすべてのぜん連続れんぞく線型せんけい作用素さようそひらけ写像しゃぞうである。

複素ふくそ解析かいせきにおいて、おな名前なまえひらけ写像しゃぞう定理ていりつぎのようにべている。複素ふくそ平面へいめん連結れんけつひらき部分ぶぶん集合しゅうごうじょう定義ていぎされたすべての定数ていすう正則せいそく関数かんすうひらけ写像しゃぞうである。

定義ていぎいき不変ふへんせい英語えいごばん定理ていりつぎのようにべている。2 つの n-次元じげん位相いそう多様たようたいあいだ連続れんぞくかつ局所きょくしょたん関数かんすうひらけでなければならない。

関連かんれん項目こうもく

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参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ Munkres, James R. (2000). Topology (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-181629-2 
  2. ^ http://math.stackexchange.com/questions/242010/is-a-continuous-mapping-which-is-also-open-closed-must-be-closedopen?rq=1