強(qiáng)擬閉集與強(qiáng)擬連續(xù)

吳耀強(qiáng)

(宿遷學(xué)院教師教育系,江蘇 宿遷 223800)

強(qiáng)擬閉集與強(qiáng)擬連續(xù)

吳耀強(qiáng)

(宿遷學(xué)院教師教育系,江蘇 宿遷 223800)

利用半閉集引入強(qiáng)擬閉集概念,研究了半開集、強(qiáng)擬開集、強(qiáng)擬閉集概念之間的關(guān)系,得到了強(qiáng)擬閉集是連續(xù)閉映射下的不變量及其相關(guān)性質(zhì);最后給出強(qiáng)擬連續(xù)概念并得到其等價(jià)刻畫.

拓?fù)淇臻g;半開集;強(qiáng)擬閉集;強(qiáng)擬連續(xù)

1 引言

自一般拓?fù)鋵W(xué)產(chǎn)生以來,許多拓?fù)鋵W(xué)者在開集這一概念的基礎(chǔ)上,引入了一些近似開集的概念,如Levine、Stone、Mashhour等先后分別引入半開集、正則開集、準(zhǔn)開集等概念,研究半開集等近似開集理論已成為一般拓?fù)鋵W(xué)中重要的專題,并且得到了一些好的結(jié)果.那么,我們能否采用半開集概念加以定義其它近似開集？回答是肯定的,同時(shí)這無疑是全新的研究方式.本文基于半開集定義了一種新的近似開集—強(qiáng)擬閉集,并由強(qiáng)擬閉集概念進(jìn)一步引入了強(qiáng)擬開集、強(qiáng)擬連續(xù)等概念,得到許多有趣的結(jié)果.文中引入的這些概念的名稱可能在其他文獻(xiàn)中出現(xiàn)過,但它們的內(nèi)涵卻不盡相同.

2 強(qiáng)擬閉集

本文中X是非空集合,(X,T)是拓?fù)淇臻g,用T與F分別表示X的開集族與閉集族,若A?X,用A°和A-分別表示為A的內(nèi)部和閉包,本文未申明的概念與記號均引自文獻(xiàn)[1-3].

定義2.1設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,A,B?X,

(1)[1]如果存在開集U,使得U?A?U-,則稱A為半開集,以SO(X)表示半開集族;

(2)[2]若X-B∈SO(X),則稱B為半閉集,以SC(X)表示半閉集族.

注2.1文獻(xiàn)[2]給出半閉集的等價(jià)定義:設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,B?X,

(1)X-B∈SC(X)?存在閉集F,使得F°?B?F;

(2)X-B∈SC(X)?B?B-°.

定義2.2設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,C?X,如果存在半閉集B,使得B°-?C?B,則稱C為強(qiáng)擬閉集,以SPC(X)表示強(qiáng)擬閉集族.

定理2.1設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,C?X,C∈SPC(X)?C?C-°-.

證明若C?C-°-,由定義2.2易得C∈SPC(X);反之,設(shè)C∈SPC(X),則存在半閉集B,使得B°-?C?B,又B∈SC(X),由注2.1知B?B-°,這樣B-°-=(B-°)°-?B°-,有C?B-°-,又由于B?C,易得B°-?C°-,故C?C-°-.

引理2.1[3]設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,E?X,則E°′=E′-,E′°=E-′,E′表示E的余集.

注2.2(1)由引理2.1我們可以把強(qiáng)擬閉集的余集定義為強(qiáng)擬開集,則由B°-?C?B,可得B′?C′?(B°)-′=(B′)-°,即D為強(qiáng)擬開集當(dāng)且僅當(dāng)存在半開集A使得A?D?A-°,并以SPO(X)表示強(qiáng)擬開集族;

(2)顯然T?SPO(X)?SO(X);F?SPC(X)?SC(X);

(3)設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,D?X,D∈SPO(X)?D?D°-°.

定理2.2設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,{Cγ}γ∈Γ是X的一個(gè)強(qiáng)擬閉集族(其中指標(biāo)集Γ非空),則∩γ∈ΓCγ為強(qiáng)擬閉;對偶地,若{Dγ}γ∈Γ是X的一個(gè)強(qiáng)擬開集族,則∪γ∈ΓDγ為強(qiáng)擬開.

證明由于任意γ∈Γ,Cγ∈SPC(X),則存在Bγ∈SC(X),使得B°-γ?Cγ?Bγ,進(jìn)而∩γ∈ΓB°-γ?∩γ∈ΓCγ?∩γ∈ΓBγ,又∩γ∈ΓB°-γ?(∩γ∈ΓB°γ)-,且∩γ∈ΓB°γ?(∩γ∈ΓBγ)°,故

易知∩γ∈ΓBγ∈SC(X),從而∩γ∈ΓCγ∈SPC(X).

命題2.1設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,C∈SPC(X),且C°-?E?C,則E∈SPC(X).

證明由于C∈SPC(X),根據(jù)注2.2知C?SC(X),使得C°-?E?C,有E∈SPC(X).

定理2.3設(shè)B={Bα}是拓?fù)淇臻g(X,T)的一個(gè)子集族,滿足i)F?B;ii)若B∈B,且B°-?C?B,則C∈B.那么SPC(X)?B;且SPC(X)是滿足i)與ii)最小集族.

證明設(shè)E∈SPC(X),則存在半閉集F,使得F°-?E?F;又F∈SC(X),則存在閉集U,使得U°?F?U,可得U°-?F°-,故U°-?F°-?E?F?U,由i)得U∈B;再由ii)可得E∈B,所以SPC(X)?B.

假設(shè)A={Aα}為任意一個(gè)滿足i)與ii)的拓?fù)淇臻gX的一個(gè)子集族,則有F?A,所以A包含了所有閉集;另外,設(shè)A∈SPC(X),則存在半閉集F,使得F°-?A?F;所以A∈A,即A包含了所有的強(qiáng)擬閉集.

定理2.4設(shè)Y是(X,T)的一個(gè)子空間,且C?Y?X,若C∈SPC(X),則C∈SPC(Y).

證明設(shè)C∈SPC(X),則存在半閉集B,使得B°-?C?B;且C?Y?X,這樣可得B°-∩Y?C∩Y=C?B∩Y;下證B∩Y為子空間Y中的半閉集.事實(shí)上,由于B是半閉集,則存在閉集F,使得F°-?B?F;進(jìn)而F°∩Y?B∩Y?F∩Y;根據(jù)F°=F°(Y)∩Y°,(這里F°(Y)表示F在子空間Y中的內(nèi)部,下同)即得(F∩Y)°(Y)?F°∩Y,所以(F∩Y)°(Y)?B∩Y?F∩Y,令U=F∩Y,顯然U為Y中的閉集,且U°(Y)?B∩Y?U,故B∩Y為子空間Y中的半閉集.

此外,由于B°-∩Y=(B°)-(Y),且B°=B)°(Y)∩Y°,則

進(jìn)而(B∩Y)°(Y)-(Y)?C?B∩Y,由前知B∩Y為子空間Y中的半閉集,所以C∈SPC(Y).

注2.3定理2.4之逆不真.例如:令

取C=,顯然C°?Y?X,且C為Y中閉集,也為Y中強(qiáng)擬閉集,但C-°-={b,c}/?C,根據(jù)定理2.1可知C/∈SPC(Y).

命題2.2設(shè)(X,T)是拓?fù)淇臻g,則有下列結(jié)論:(1)若F是閉集,則F-F°為X中無處稠密子集,即其閉包不含內(nèi)點(diǎn);(2)[2]若U是開集,則U-U為X中無處稠密子集;(3)若F是X中的無處稠密子集,則F′為X中的稠密子集.

證明(1)由于F-F°=F∩(F°)′,易知F與(F°)′均為X中的閉集,進(jìn)而F-F°為X中的閉集,故(F-F°)-°=(F-F°)°=?;

(2)證明見文獻(xiàn)[2];

(3)由設(shè)知F-′-=X,則F-′為稠密子集,又F-′=F′°?F′,即F-′-?F′-,故F′-=X.

定理2.5設(shè)C是拓?fù)淇臻g(X,T)的強(qiáng)擬閉集,則有下列結(jié)論:(1)存在集合F與U,使得C=F°-∪U,其中F與U滿足:①F∈F;②U為無處稠密子集;③C=F°-∩U=?. (2)存在集合F與T,使得C=F∩T,其中F與T滿足:①F∈F;②T為稠密子集;③F∪T=X.(3)存在集合F與S,使得C=F-S,其中F與S滿足:①F∈F;②S為無處稠密子集;③S?F.

證明由設(shè)知C∈SPC(X),則存在半閉集B,使得B°-?C?B;又B∈SC(X),則存在閉集F,使得F°?B?F,從而有F°-?B°-?C?B?F.(1)由于C=F°-∪(C-F°-),記U=C-F°-,則F°-∩U=?.下證U為X中無處稠密子集.事實(shí)上U?F-F°-?F-F°,由命題2.2(1)知F-F°為X中無處稠密子集,故U為X中無處稠密子集.

(2)由于C=F∩(C∪F′),記T=C∪F′,則F′?C′?F°-′?F°′?F′-.另外由于C′=F′∪(C′-F′),記V=C′-F′,可得V?F′--F′.由命題2.2(2)知F′--F′為X中無處稠密子集,故V為X中無處稠密子集.又由于V′=(C′-F′)′=C∪F′=T,于是根據(jù)命題2.2(3)即知T為X中稠密子集,且F∪T=F∪(C-F′)=F∪F′∪C=X.

(3)由于C=F-(F-C),記S=F-C,則S?F,且S?F-F°-?F-F°,由引理2.2(1)知F-F°為X中無處稠密子集,故S為X中無處稠密子集.

注2.4上述結(jié)論的逆不真.僅以結(jié)論(3)為例說明.

例設(shè)X是實(shí)數(shù)空間,C={x|0≤x≤2}-{1}.令F={x|0≤x≤2},S={1}為X中無處稠密子集,且S?F,即滿足定理2.5(3)的條件①、②、③,但是

根據(jù)定理2.1可知C/∈SPC(X).

定理2.6設(shè)(X1,T1),(X2,T2)是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,X1×X2為它們的拓?fù)浞e空間,若A1和A2分別為X1和X2上的強(qiáng)擬閉(開)集,則A1×A2是X1×X2上的強(qiáng)擬閉(開)集.

證明僅證強(qiáng)擬閉集情形.設(shè)Ai(i=1,2)分別為Xi(i=1,2)的強(qiáng)擬閉集,則存在Bi∈SC(Xi)(i=1,2),使得B°-i?Ai?Bi(i=1,2),則又Bi∈SC(Xi)(i=1,2),則存在Fi∈Fi(i=1,2),使得F°i?Bi?Fi(i=1,2),有

進(jìn)而B1×B2為X1×X2上的半閉集,故A1×A2是X1×X2上的強(qiáng)擬閉集.

定理2.7設(shè)(X,TX),(Y,TY)拓是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,f:X→Y是連續(xù)閉映射,A?X,則有下列結(jié)論成立:(1)半閉集是連續(xù)閉映射下的不變量,即A是(X,TX)中半閉集,則f(A)是(Y,TY)中半閉集;(2)強(qiáng)擬閉集是連續(xù)閉映射下的不變量,即A是(X,TX)中強(qiáng)擬閉集,則f(A)是(Y,TY)中強(qiáng)擬閉集.

證明(1)由于A∈SC(X),則?F∈F,使得F°?A?F,故f(F°)?f(A)?f(F),由f連續(xù),易得(f(F))°?f(A)?f(F),又f為閉映射,則f(F)∈FY,故f(A)∈SC(Y).

(2)由于A∈SPC(X),則?G∈SC(X),使得G°-?A?G,故f(G°-)?f(A)?f(G),由于f(G°)?f(G°-),有((f(G))°)-?(f(G°-))-,題設(shè)f為閉映射,則f(G°-)為閉集,即(f(G°-))-=f(G°-),這樣(f(G°))-?f(A)?f(G),又f連續(xù),則(f(G))°?f(G°),,于是(f(G))°-?f(A)?f(G),由定理2.6(1)可知f(G)∈SC(Y),故f(A)∈SPC(Y).

注2.5定理1.7中條件”閉映射”不可省去,否則上述結(jié)論不成立.例如:設(shè)X是實(shí)數(shù)空間,令Y={a,b,c},TY={Y,φ,{a},{b,c}},定義映射f:X→Y,這里?x∈X,f(x)=b.這樣f([0,1])=,易驗(yàn)證/∈SC(Y),/∈SPC(Y),顯然[0,1]是X中閉集,當(dāng)然也是X中半閉集和強(qiáng)擬閉集.

3 強(qiáng)擬連續(xù)

定義3.1[3]設(shè)(X,TX),(Y,TY)拓是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,映射f:X→Y,如果對于Y中任何一個(gè)開集U的原像f-1(U)是X中的一個(gè)開集,則稱f是從X到Y(jié)一個(gè)連續(xù)映射.

定義3.2設(shè)(X,TX),(Y,TY)拓是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,映射f:X→Y,如果對于Y中任何一個(gè)閉集F的原像f-1(F)是X中的一個(gè)強(qiáng)擬閉集,則稱f是從X到Y(jié)一個(gè)強(qiáng)擬連續(xù)映射.

注3.5顯然f是從X到Y(jié)一個(gè)連續(xù)映射,則f也是一個(gè)強(qiáng)擬連續(xù)映射.反之未必一定成立.例如:設(shè)X=Y=[0,2],定義映射f(x)=2(0≤x≤1),f(x)=0(1≤x≤2),易驗(yàn)證f在[0,2]上為強(qiáng)擬連續(xù)映射,顯然f在[0,2]上不為連續(xù)映射.

定理3.1設(shè)(X,TX)與(Y,TY)是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,映射f:X→Y,f是強(qiáng)擬連續(xù)映射?對于Y中任何一個(gè)強(qiáng)擬開集O,f-1(O)是X中強(qiáng)擬開集.

證明設(shè)O是Y中任意一個(gè)開集,令F=O′,則F是Y中一個(gè)閉集,由于f是強(qiáng)擬連續(xù)映射,由定義3.2知,f-1(F)是X中的一個(gè)強(qiáng)擬閉集,根據(jù)引理2.1注2(1)知(f-1(F))′是X中的一個(gè)強(qiáng)擬開集;又f-1(O)=f-1(F′)=(f-1(F))′,故f-1(O)是X中強(qiáng)擬開集.

反之,設(shè)F是Y中任意一個(gè)閉集,令O=F′,則O是Y中一個(gè)開集,由設(shè)可得f-1(O)是X中強(qiáng)擬開集,根據(jù)引理2.1注2(1)知(f-1(O))′是X中的一個(gè)強(qiáng)擬閉集;又

從而f-1(F)是X中強(qiáng)擬閉集,故f是強(qiáng)擬連續(xù)映射.

定理3.2設(shè)(X,TX)與(Y,TY)是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,映射f:X→Y,f是強(qiáng)擬連續(xù)映射?對于Y中任何一個(gè)開集V,f(p)∈V,存在X中強(qiáng)擬開集B,使得p∈B,f(B)?V.

證明設(shè)V是Y中任意一個(gè)開集,由于f是強(qiáng)擬連續(xù)映射,根據(jù)定理3.1知f-1(V)是X中強(qiáng)擬開集.任取令f(p)∈V,則p∈(f-1V),令B=f-1(V),則

反之,設(shè)V是Y中任意一個(gè)開集,p∈(f-1V),則f(p)∈V,故存在一個(gè)強(qiáng)擬開集Bp,使得p∈Bp,f(Bp)?V,這樣Bp?f-1(f(Bp))?f-1(V),故f-1(V)=∪p∈f-1(V)Bp,由定理2.2可知f-1(V)為X的一個(gè)強(qiáng)擬開集,根據(jù)定理3.1知f為是一個(gè)強(qiáng)擬連續(xù)映射.

定理3.3設(shè)(Xi,TXi)與(Yi,TYi)(i=1,2)是兩個(gè)拓?fù)淇臻g,映射fi:Xi→Yi(i=1,2)是強(qiáng)擬連續(xù)映射,令f:X1×X2→Y1×Y2,這里f(x1,x2)=(f(x1),f(x2)),則f是強(qiáng)擬連續(xù)映射.

根據(jù)定理2.6知f-1(V1×V2)為X1×X2的強(qiáng)擬開集.設(shè)V是Y1×Y2任意一個(gè)開集,由上易知f-1(V)=f-1(∪Bp)=∪f-1(Bp),這里Bp是形如V1×V2的強(qiáng)擬開集,由定理2.2可知f-1(V)為X的一個(gè)強(qiáng)擬開集,根據(jù)定理3.1知f是一個(gè)強(qiáng)擬連續(xù)映射.

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[4]吳耀強(qiáng).基于半開集的強(qiáng)擬開集運(yùn)算與性質(zhì)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,31(2):59-62.

Strongly quasi -closed sets and strongly quasi-continuous

Wu Yaoqiang

(Department of Teachers Education, Suqian College, Suqian 223800, China)

First,the concept of strongly quasi-closed sets was introduced by sem i-closed sets,the connections among sem i-open sets,strongly quasi-open sets and strong quasi-closed sets were discussed.Furthermore,the conclusion which strongly quasi-closed setswere invariant under the continuous closed mapping was obtained, some resu lts of strongly quasi-closed setswere given through further research.Finally,the concep t of strongly quasi-continuousm app ing was introduced,then its characterizing theorem was proved.

topological space, semi-open sets, strongly quasi-closed sets, strongly quasi-continuous mapping

O189.11

A

1008-5513(2012)02-0181-05

2010-11-10.

吳耀強(qiáng)(1973-),碩士,副教授,研究方向:拓?fù)鋵W(xué).

2010 MSC:54A 05