|
@@ -62,16 +62,16 @@ Auch gibt es Mengen, die sowohl abgeschlossen als auch offen sind.
|
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\begin{definition}%
|
|
\begin{definition}%
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|
Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum und $M \subseteq X$ eine Teilmenge.
|
|
Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum und $M \subseteq X$ eine Teilmenge.
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
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|
+ \begin{defenum}
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|
\item $\displaystyle M^\circ := \Set{x \in M | M \text{ ist Umgebung von } x} = \bigcup_{\overset{U \subseteq M} {U \in \fT}} U $ heißt \textbf{Inneres} oder \textbf{ offener Kern} von $M$. \xindex{Inneres} \xindex{Kern!offener}
|
|
\item $\displaystyle M^\circ := \Set{x \in M | M \text{ ist Umgebung von } x} = \bigcup_{\overset{U \subseteq M} {U \in \fT}} U $ heißt \textbf{Inneres} oder \textbf{ offener Kern} von $M$. \xindex{Inneres} \xindex{Kern!offener}
|
|
\item $\displaystyle \overline{M} := \bigcap_{\mathclap{\overset{M \subseteq A}{A \text{ abgeschlossen}}}} A$ heißt \textbf{abgeschlossene Hülle} oder \textbf{Abschluss} von $M$. \xindex{Abschluss}
|
|
\item $\displaystyle \overline{M} := \bigcap_{\mathclap{\overset{M \subseteq A}{A \text{ abgeschlossen}}}} A$ heißt \textbf{abgeschlossene Hülle} oder \textbf{Abschluss} von $M$. \xindex{Abschluss}
|
|
\item $\partial M := \overline{M} \setminus M^\circ$ heißt \textbf{Rand} von $M$. \xindex{Rand}
|
|
\item $\partial M := \overline{M} \setminus M^\circ$ heißt \textbf{Rand} von $M$. \xindex{Rand}
|
|
\item $M$ heißt \textbf{dicht} in $X$, wenn $\overline{M} = X$ ist. \xindex{dicht}
|
|
\item $M$ heißt \textbf{dicht} in $X$, wenn $\overline{M} = X$ ist. \xindex{dicht}
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{defenum}
|
|
\end{definition}
|
|
\end{definition}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}
|
|
\begin{beispiel}
|
|
- \begin{enumerate}[label=\arabic*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bspenum}
|
|
\item Sei $X = \mdr$ mit euklidischer Topologie und
|
|
\item Sei $X = \mdr$ mit euklidischer Topologie und
|
|
$M = \mdq$. Dann gilt: $\overline{M} = \mdr$ und
|
|
$M = \mdq$. Dann gilt: $\overline{M} = \mdr$ und
|
|
$M^\circ = \emptyset$
|
|
$M^\circ = \emptyset$
|
|
@@ -79,19 +79,19 @@ Auch gibt es Mengen, die sowohl abgeschlossen als auch offen sind.
|
|
$\overline{M} = [a,b]$
|
|
$\overline{M} = [a,b]$
|
|
\item Sei $X = \mdr, \fT = \fT_Z$ und $M = (a,b)$. Dann gilt:
|
|
\item Sei $X = \mdr, \fT = \fT_Z$ und $M = (a,b)$. Dann gilt:
|
|
$\overline{M} = \mdr$
|
|
$\overline{M} = \mdr$
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bspenum}
|
|
\end{beispiel}
|
|
\end{beispiel}
|
|
|
|
|
|
\begin{definition}\xindex{Basis}\xindex{Subbasis}%
|
|
\begin{definition}\xindex{Basis}\xindex{Subbasis}%
|
|
Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum.
|
|
Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum.
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{defenum}
|
|
\item $\fB \subseteq \fT$ heißt \textbf{Basis} der Topologie $\fT$,
|
|
\item $\fB \subseteq \fT$ heißt \textbf{Basis} der Topologie $\fT$,
|
|
wenn jedes $U \in \fT$ Vereinigung von Elementen aus $\fB$
|
|
wenn jedes $U \in \fT$ Vereinigung von Elementen aus $\fB$
|
|
ist.
|
|
ist.
|
|
\item $\calS \subseteq \fT$ heißt \textbf{Subbasis} der Topologie $\fT$, wenn jedes
|
|
\item $\calS \subseteq \fT$ heißt \textbf{Subbasis} der Topologie $\fT$, wenn jedes
|
|
$U \in \fT$ Vereinigung von endlichen Durchschnitten
|
|
$U \in \fT$ Vereinigung von endlichen Durchschnitten
|
|
von Elementen aus $\calS$ ist.
|
|
von Elementen aus $\calS$ ist.
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{defenum}
|
|
\end{definition}
|
|
\end{definition}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}
|
|
\begin{beispiel}
|
|
@@ -153,14 +153,14 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
\end{figure}
|
|
\end{figure}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}[Produkttopologien]
|
|
\begin{beispiel}[Produkttopologien]
|
|
- \begin{enumerate}[label=\arabic*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bspenum}
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|
\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit euklidischer Topologie.\\
|
|
\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit euklidischer Topologie.\\
|
|
$\Rightarrow$ Die Produkttopologie auf $\mdr \times \mdr = \mdr^2$
|
|
$\Rightarrow$ Die Produkttopologie auf $\mdr \times \mdr = \mdr^2$
|
|
stimmt mit der euklidischen Topologie auf $\mdr^2$ überein.
|
|
stimmt mit der euklidischen Topologie auf $\mdr^2$ überein.
|
|
\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit Zariski-Topologie.
|
|
\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit Zariski-Topologie.
|
|
$\fT$ Produkttopologie auf $\mdr^2$: $U_1 \times U_2$\\
|
|
$\fT$ Produkttopologie auf $\mdr^2$: $U_1 \times U_2$\\
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|
(Siehe \cref{fig:zariski-topologie})
|
|
(Siehe \cref{fig:zariski-topologie})
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bspenum}
|
|
|
|
|
|
\begin{figure}[htp]
|
|
\begin{figure}[htp]
|
|
\centering
|
|
\centering
|
|
@@ -297,10 +297,10 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Hausdorff-Räumen]
|
|
\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Hausdorff-Räumen]
|
|
Seien $X, X_1, X_2$ Hausdorff-Räume.
|
|
Seien $X, X_1, X_2$ Hausdorff-Räume.
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bemenum}
|
|
\item Jeder Teilraum von $X$ ist hausdorffsch.
|
|
\item Jeder Teilraum von $X$ ist hausdorffsch.
|
|
\item $X_1 \times X_2$ ist hausdorffsch.
|
|
\item $X_1 \times X_2$ ist hausdorffsch.
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bemenum}
|
|
\begin{figure}[htp]
|
|
\begin{figure}[htp]
|
|
\centering
|
|
\centering
|
|
\input{figures/topology-metric-hausdorff}
|
|
\input{figures/topology-metric-hausdorff}
|
|
@@ -392,7 +392,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
\end{bemerkung}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}[Stetige Abbildungen und Homöomorphismen]
|
|
\begin{beispiel}[Stetige Abbildungen und Homöomorphismen]
|
|
- \begin{enumerate}[label=\arabic*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bspenum}
|
|
\item Für jeden topologischen Raum $X$ gilt: $\id_X : X \rightarrow X$
|
|
\item Für jeden topologischen Raum $X$ gilt: $\id_X : X \rightarrow X$
|
|
ist Homöomorphismus.
|
|
ist Homöomorphismus.
|
|
\item Ist $Y$ trivialer topologischer Raum, d.~h. $\fT = \fT_\text{triv}$,
|
|
\item Ist $Y$ trivialer topologischer Raum, d.~h. $\fT = \fT_\text{triv}$,
|
|
@@ -410,7 +410,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
\end{figure}
|
|
\end{figure}
|
|
Die Umkehrabbildung $g$ ist nicht stetig, da $g^{-1}(U)$
|
|
Die Umkehrabbildung $g$ ist nicht stetig, da $g^{-1}(U)$
|
|
nicht offen ist (vgl. \cref{fig:nicht-stetige-umkehrabbildung}).
|
|
nicht offen ist (vgl. \cref{fig:nicht-stetige-umkehrabbildung}).
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bspenum}
|
|
\end{beispiel}
|
|
\end{beispiel}
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}[Verkettungen stetiger Abbildungen sind stetig]
|
|
\begin{bemerkung}[Verkettungen stetiger Abbildungen sind stetig]
|
|
@@ -436,7 +436,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
\end{beweis}
|
|
\end{beweis}
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}
|
|
\begin{bemerkung}
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bemenum}
|
|
\item \xindex{Homöomorphismengruppe}Für jeden topologischen Raum ist
|
|
\item \xindex{Homöomorphismengruppe}Für jeden topologischen Raum ist
|
|
\[\Homoo(X) := \Set{f: X \rightarrow X | f \text{ ist Homöomorphismus}}\]
|
|
\[\Homoo(X) := \Set{f: X \rightarrow X | f \text{ ist Homöomorphismus}}\]
|
|
eine Gruppe.
|
|
eine Gruppe.
|
|
@@ -445,7 +445,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
|
|
\item \xindex{Isometriegruppe}$\Iso(X) := \Set{f:X \rightarrow X | f \text{ ist Isometrie}}$ ist
|
|
\item \xindex{Isometriegruppe}$\Iso(X) := \Set{f:X \rightarrow X | f \text{ ist Isometrie}}$ ist
|
|
eine Untergruppe von $\Homoo(X)$ für jeden
|
|
eine Untergruppe von $\Homoo(X)$ für jeden
|
|
metrischen Raum $X$.
|
|
metrischen Raum $X$.
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bemenum}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}[Projektionen sind stetig]
|
|
\begin{bemerkung}[Projektionen sind stetig]
|
|
@@ -540,7 +540,7 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
|
|
%\end{beispiel}
|
|
%\end{beispiel}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}[Zusammenhang von Räumen]
|
|
\begin{beispiel}[Zusammenhang von Räumen]
|
|
- \begin{enumerate}[label=\arabic*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bspenum}
|
|
\item $\mdr^n$ ist mit der euklidischen Topologie zusammenhängend,
|
|
\item $\mdr^n$ ist mit der euklidischen Topologie zusammenhängend,
|
|
denn:
|
|
denn:
|
|
|
|
|
|
@@ -561,7 +561,7 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
|
|
\item $\Set{x}$ ist zusammenhängend für jedes $x \in X$,
|
|
\item $\Set{x}$ ist zusammenhängend für jedes $x \in X$,
|
|
wobei $X$ ein topologischer Raum ist.
|
|
wobei $X$ ein topologischer Raum ist.
|
|
\item $\mdr$ mit Zariski-Topologie ist zusammenhängend.\xindex{Topologie!Zariski}
|
|
\item $\mdr$ mit Zariski-Topologie ist zusammenhängend.\xindex{Topologie!Zariski}
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bspenum}
|
|
\end{beispiel}
|
|
\end{beispiel}
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}\label{zusammenhangAbschluss}
|
|
\begin{bemerkung}\label{zusammenhangAbschluss}
|
|
@@ -615,12 +615,12 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}
|
|
\begin{bemerkung}
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum. Dann gilt:
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum. Dann gilt:
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bemenum}
|
|
\item $Z(X)$ ist die größte zusammenhängende Teilmenge von $X$,
|
|
\item $Z(X)$ ist die größte zusammenhängende Teilmenge von $X$,
|
|
die $x$ enthält.
|
|
die $x$ enthält.
|
|
\item $Z(X)$ ist abgeschlossen.
|
|
\item $Z(X)$ ist abgeschlossen.
|
|
\item $X$ ist disjunkte Vereinigung von Zusammenhangskomponenten.
|
|
\item $X$ ist disjunkte Vereinigung von Zusammenhangskomponenten.
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bemenum}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
|
|
|
|
\begin{beweis}\leavevmode
|
|
\begin{beweis}\leavevmode
|
|
@@ -680,7 +680,8 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
|
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossen01IstKompakt}
|
|
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossen01IstKompakt}
|
|
- $I = [0, 1]$ ist kompakt bezüglich der euklidischen Topologie.
|
|
|
|
|
|
+ Das Einheitsintervall $I := [0,1]$ ist kompakt bezüglich der
|
|
|
|
+ euklidischen Topologie.
|
|
\end{bemerkung}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
|
|
|
|
\begin{beweis}
|
|
\begin{beweis}
|
|
@@ -714,13 +715,13 @@ $\qed$
|
|
\end{beweis}
|
|
\end{beweis}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}[Kompakte Räume]
|
|
\begin{beispiel}[Kompakte Räume]
|
|
- \begin{enumerate}[label=\arabic*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bspenum}
|
|
\item $\mdr$ ist nicht kompakt.
|
|
\item $\mdr$ ist nicht kompakt.
|
|
\item $(0,1)$ ist nicht kompakt.\\
|
|
\item $(0,1)$ ist nicht kompakt.\\
|
|
$U_n = (\nicefrac{1}{n}, 1-\nicefrac{1}{n}) \Rightarrow \bigcup_{n \in \mdn} U_n = (0,1)$
|
|
$U_n = (\nicefrac{1}{n}, 1-\nicefrac{1}{n}) \Rightarrow \bigcup_{n \in \mdn} U_n = (0,1)$
|
|
\item $\mdr$ mit der Zariski-Topologie ist kompakt und jede
|
|
\item $\mdr$ mit der Zariski-Topologie ist kompakt und jede
|
|
Teilmenge von $\mdr$ ist es auch.\xindex{Topologie!Zariski}
|
|
Teilmenge von $\mdr$ ist es auch.\xindex{Topologie!Zariski}
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bspenum}
|
|
\end{beispiel}
|
|
\end{beispiel}
|
|
|
|
|
|
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossenInKomaktIstKompakt}
|
|
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossenInKomaktIstKompakt}
|
|
@@ -856,12 +857,12 @@ $\qed$
|
|
\section{Wege und Knoten}\index{Knoten|(}
|
|
\section{Wege und Knoten}\index{Knoten|(}
|
|
\begin{definition}\xindex{Weg}\xindex{Weg!geschlossener}\xindex{Weg!einfacher}%
|
|
\begin{definition}\xindex{Weg}\xindex{Weg!geschlossener}\xindex{Weg!einfacher}%
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum.
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum.
|
|
- \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{defenum}
|
|
\item Ein \textbf{Weg} in $X$ ist eine stetige Abbildung $\gamma:[0,1] \rightarrow X$.
|
|
\item Ein \textbf{Weg} in $X$ ist eine stetige Abbildung $\gamma:[0,1] \rightarrow X$.
|
|
\item $\gamma$ heißt \textbf{geschlossen}, wenn $\gamma(1) = \gamma(0)$ gilt.
|
|
\item $\gamma$ heißt \textbf{geschlossen}, wenn $\gamma(1) = \gamma(0)$ gilt.
|
|
\item $\gamma$ heißt \textbf{einfach}, wenn $\gamma|_{[0,1)}$
|
|
\item $\gamma$ heißt \textbf{einfach}, wenn $\gamma|_{[0,1)}$
|
|
injektiv ist.
|
|
injektiv ist.
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{defenum}
|
|
\end{definition}
|
|
\end{definition}
|
|
|
|
|
|
\begin{beispiel}
|
|
\begin{beispiel}
|
|
@@ -879,14 +880,14 @@ $\qed$
|
|
\begin{bemerkung}\label{kor:wegzusammehang-impliziert-zusammenhang}
|
|
\begin{bemerkung}\label{kor:wegzusammehang-impliziert-zusammenhang}
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum.
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum.
|
|
|
|
|
|
- \begin{enumerate}[label=(\roman*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{bemenum}
|
|
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\Rightarrow X$ ist zusammenhängend
|
|
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\Rightarrow X$ ist zusammenhängend
|
|
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\not\Leftarrow X$ ist zusammenhängend
|
|
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\not\Leftarrow X$ ist zusammenhängend
|
|
- \end{enumerate}
|
|
|
|
|
|
+ \end{bemenum}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
\end{bemerkung}
|
|
|
|
|
|
\begin{beweis}\leavevmode
|
|
\begin{beweis}\leavevmode
|
|
- \begin{enumerate}[label=(\roman*)]
|
|
|
|
|
|
+ \begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
|
\item Sei $X$ ein wegzusammenhängender topologischer Raum, $A_1, A_2$
|
|
\item Sei $X$ ein wegzusammenhängender topologischer Raum, $A_1, A_2$
|
|
nichtleere, disjunkte, abgeschlossene Teilmengen von $X$ mit
|
|
nichtleere, disjunkte, abgeschlossene Teilmengen von $X$ mit
|
|
$A_1 \cup A_2 = X$. Sei $x \in A_1, y \in A_2, \gamma:[0,1] \rightarrow X$
|
|
$A_1 \cup A_2 = X$. Sei $x \in A_1, y \in A_2, \gamma:[0,1] \rightarrow X$
|
|
@@ -944,7 +945,7 @@ $\qed$
|
|
\begin{definition}\xindex{Jordankurve}\xindex{Jordankurve!geschlossene}%
|
|
\begin{definition}\xindex{Jordankurve}\xindex{Jordankurve!geschlossene}%
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum. Eine (geschlossene)
|
|
Sei $X$ ein topologischer Raum. Eine (geschlossene)
|
|
\textbf{Jordankurve} in $X$ ist ein Homöomorphismus
|
|
\textbf{Jordankurve} in $X$ ist ein Homöomorphismus
|
|
- $\gamma: [0, 1] \rightarrow C \subseteq X$
|
|
|
|
|
|
+ $\gamma: [0,1] \rightarrow C \subseteq X$
|
|
($\gamma: S^1 \rightarrow C \subseteq X$)
|
|
($\gamma: S^1 \rightarrow C \subseteq X$)
|
|
\end{definition}
|
|
\end{definition}
|
|
|
|
|