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千葉大学 理学研究科 基盤理学専攻 数学・情報数理学コース 2015年8月実施 専門 A3

Author

祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)

Description

f(x,y)=(x+1)2+y2f(x,y)=(x+1)^2+y^2 とし、R2\mathbb R^2Of={f1(O):OR は通常の開集合}\mathcal O_f=\{f^{-1}(O):O\subset\mathbb R\text{ は通常の開集合}\} を入れる。

A={(x,y):(x+1)2+y2=1},B={(1/n,y):nN, yR}.A=\{(x,y):(x+1)^2+y^2=1\},\qquad B=\{(1/n,y):n\in\mathbb N,\ y\in\mathbb R\}.

(1) 通常の平面位相で AA が閉集合であることを示せ。

(2) 通常の平面位相で BB が閉集合かどうか判定し、証明せよ。

(3) BO,AO=B\subset O,A\cap O=\varnothing となる Of\mathcal O_f の開集合を挙げよ。

(4) Of\mathcal O_f の部分空間として BB が連結かどうか判定し、証明せよ。

题目描述

f(x,y)=(x+1)2+y2f(x,y)=(x+1)^2+y^2,在平面上赋予由 ff 诱导的拓扑 Of\mathcal O_f。设

A={(x,y):f(x,y)=1},B={(1/n,y):n1, yR}.A=\{(x,y):f(x,y)=1\},\qquad B=\{(1/n,y):n\ge1,\ y\in\mathbb R\}.

(1) 证明 AA 在通常平面拓扑下闭。

(2) 判断并证明 BB 在通常平面拓扑下是否闭。

(3) 举出包含 BB 且与 AA 不相交的 Of\mathcal O_f 开集。

(4) 判断并证明 BBOf\mathcal O_f 所诱导的子空间拓扑下是否连通。

Kai

(1)

ff は通常の位相で連続であり、A=f1({1})A=f^{-1}(\{1\}) は閉集合の逆像なので閉集合である。

(2)

(1/n,0)B(1/n,0)\in B(0,0)B(0,0)\notin B に収束するので、BB は閉集合でない。

(3)

O=f1((1,))={(x,y):(x+1)2+y2>1}O=f^{-1}((1,\infty))=\{(x,y):(x+1)^2+y^2>1\}

とすればよい。BB 上では (1+1/n)2+y2>1(1+1/n)^2+y^2>1AA 上では f=1f=1 である。

(4)

連結である。まず

f(B)=n1[(1+1/n)2,)=(1,).f(B)=\bigcup_{n\ge1}[(1+1/n)^2,\infty)=(1,\infty).

BB の開集合は (fB)1(U)(f|_B)^{-1}(U)UU(1,)(1,\infty) の開集合)という形である。BB が二つの非空開集合に分離されると、それぞれは fBf|_B の各繊維を丸ごと含むため、その像が (1,)(1,\infty) の分離を与える。区間は連結なので矛盾する。