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1 # 鞠容曦
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2 # 使用者7764244807484
定義
緊集是拓撲空間內的一類特殊點集,它們的任何開覆蓋都有有限子覆蓋。在度量空間內,緊集還可以定義為滿足以下任一條件的集合:
任意列有收斂子列且該子列的極限點屬於該集合(自列緊集)
具備Bolzano-Weierstrass性質
完備且完全有界
性質
緊集具有以下性質:
緊集必然是有界的閉集,但反之不一定成立。
緊集在連續函式下的像仍是緊集。
豪斯多夫空間的緊子集是閉集。
實數空間的非空緊子集有最大元素和最小元素。
Heine-Borel定理:在Rn內,一個集合是緊集當且僅當它是閉集並且有界。
定義在緊集上的連續實值函式有界且有最大值和最小值。
定義在緊集上的連續實值函式一致連續。
直觀理解
從某種意義上,緊集類似於有限集。舉最簡單的例子而言,在度量空間中,所有的有限集都有最大與最小元素。一般而言,無限集可能不存在最大或最小元素(比如R中的(0, 1)),但R中的非空緊子集都有最大和最小元素。在很多情況下,對有限整合立的證明可以擴充套件到緊集。一個簡單的例子是對以下性質的證明:定義在緊集上的連續實值函式一致連續。
類似概念
自列緊集:每個有界序列都有收斂的子序列。
可數緊集:每個可數的開覆蓋都有一個有限的子覆蓋。
偽緊:所有的實值連續函式都是有界的。
弱可數緊緻:每個無窮子集都有極限點。
在度量空間中,以上概念均等價於緊集。
以下概念通常弱於緊集:
相對緊緻:如果一個子空間Y在母空間X中的閉包是緊緻的,則稱Y是相對緊緻於X。
準緊集:若空間X的子空間Y中的所有序列都有一個收斂的子序列,則稱Y是X中的準緊集。
區域性緊緻空間:如果空間中的每個點都有個由緊緻鄰域組成的區域性基,則稱這個空間是區域性緊緻空間。
度量空間中緊集和閉集度量空間 (metric space) (M,d) 的一個子集 U 是開集,如果給定的任意一個 U 中的點 x,存在一個實數 ε > 0 \varepsilon>0 ε>0 使得任意 M 中的點 y 有 d ( x , y ) < ε d(x,y)<\varepsilon d(x,y)<ε,y 也是屬於 U。相當於,U 是開集,如果任意一個 U 中的點的領域也包括在 U。