距离空间

更新时间:2024-01-10 13:16

设X是非空集合,对于X中任意的两个元素x与y,按某一法则都对应唯一的实数d(x,y),而且满足下述三条公理:

定义

设X是非空集合,对于X中任意的两个元素x与y,按某一法则都对应唯一的实数d(x,y),而且满足下述三条公理:

(1)(非负性)d(x,y)≥0,[d(x,y)=0,当且仅当x=y];

(2)(对称性)d(x,y)=d(y,x);

(3)(三角不等式)对于任意的x,y,z∈X,恒有d(x,y)≤d(x,z)+d(z,y)。

则称d(x,y)为x与y的距离,并称X是以d为距离的距离空间,记作(X,d)。通常,在距离已被定义的情况下,(X,d)可以简单地将X中的元素称为X中的点。

点集

这里用抽象的距离 代替R中的绝对值 ,用开球 代替R中的对称开区间 。

设(X,d)为距离空间,则可依次定义概念:

开球

设 称X中的点集

是以 为中心,以 为半径的开球;又称为 的 邻域。

闭球

设 称

是以 为中心,以 为半径的闭球。

球面

设 称

是以 点为中心,以 为半径的球面。

内点

设 若存在 的 邻域 则称点 为E的内点,E的内点全体称为E的内部记为E。

开集

设 若G中每一点都是其内点,则称G为开集。

闭集

设 若 为开集,则称F为闭集。

邻域

包含 的任一开集均称为 的一个邻域,特别称 是 的球形邻域,有时也简称邻域

聚点

设 若 的每一个邻域中均含有E的无穷多个点,则称 为E的聚点极限点,E的聚点可以在E中也可不在E中, 为E的聚点可等价定义为: 的每个邻域中含有E的点x,但 。

导集

E的聚点的全体称为E的导集,记为。

闭包

设 的闭包 定义为 中的点又称为E的接触点。可以知道 的充要条件是 因此E的闭包 又可定义为与E的距离为0的一切点的全体,E的聚点(极限点)必是E的接触点,反之则不然。

孤立点

、边界、有界集、直径

若用 不含在E中的E的聚点集合,则有

(其中 ).

设 若 的某一邻域中没有除 以外的E的其他点,则称 为E的孤立点。称 为E的边界;设 若则称E为有界集;称 为E的直径,如果 的直径 ,则E是有界集。

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