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Una relación entre el producto y el cociente de la topología.

Yo estaba estudiando un tema acerca de la Topología Algebraica y una pregunta apareció en mi mente:

Supongamos que tenemos dos espacios topológicos $X$$Y$. Deje $\sim_X$ $\sim_Y$ las relaciones de equivalencia en X y Y. En $X\times Y$, podemos definir la siguiente relación de equivalencia:

$$(x,y) \sim (x',y')\ \ \mbox{when}\ \ x\ \sim_X\ x' \ \ \ \mbox{and}\ \ \ y \ \sim_Y \ y'.$$

A continuación, $\frac{X\times Y}{\sim}$ $\frac{X}{\sim_X}\times \frac{Y}{\sim_Y}$ son homeomórficos?

Hay una natural mapa de $f:\frac{X\times Y}{\sim} \longrightarrow \frac{X}{\sim_X}\times \frac{Y}{\sim_Y}$ dada por $$f([(x,y)]) = ([x],[y])$$ que es un continuo bijection. Pero no sé si $f^{-1}$ es continua. ¿Este resultado? Cualquier sugerencia?

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coolpapa Puntos 782

Bueno, he encontrado una referencia aquí: http://home.imf.au.dk/marcel/gentop/noter.pdf. Ejercicio 4.4.7 en esas notas se describe un ejemplo, que también es (creo) la que se refiere aquí: Productos de cociente de la topología de la misma como el cociente del producto de la topología. Voy a onda mis manos en un poco - no dude en corregirme si las cosas parecen mal.

Deje $X$ el conjunto de los números racionales positivos, y definir una relación de equivalencia en que mediante la declaración de dos enteros positivos a ser equivalente. Llamar a ese $\sim_{X}$. Deje $Y = \mathbb{Q}$, y definir el trivial relación de equivalencia, por lo que identificar los puntos no. Entonces la demanda es que $X \times Y/\sim$ no es homeomórficos a $X/\sim_{X} \times Y$.

Definir $$ U_{n} = \left\{ (x,y) \in X \times Y \,| \, |x-n| < \textrm{min}(|y - \frac{\sqrt{2}}{n}|,1/2) \right\}.$$ Then set $U = \cup_{n \geq 1} U_{n}$. So each $U_{n}$ is a set around $(n,0)$ in $X \times Y$, where $s$ can be whatever it wants, $x$ is always between $n-1/2$ and $n+1/2$, and if $s$ is close to $\sqrt{2}/n$, then $x$ has to be even closer to $n$. I picture it as sort of an infinitely tall hourglass, where it pinches in near $y = \sqrt{2}/$ n.

Entonces si $q$ es el cociente mapa de $X \times Y$ a $X \times Y/\sim$, $q^{-1}(q(U)) = U$, de modo que $q(U)$ está abierto. Esto es relativamente fácil de ver - $q$ es la única que no es inyectiva en los puntos de la forma $(m,y)$ donde $m$ es un número entero. Pero si $(m,y) \in U$, entonces cada punto de $(n,y) \in U_{n}$, debido a $y - \frac{\sqrt{2}}{n}$ nunca puede ser $0$, por lo que el $x=n$ siempre se permite en $U_{n}$.

Ahora, si $\epsilon > \sqrt{2}/n$, entonces no hay $a <n < b$, de modo que el cilindro $(a,b) \times (-\epsilon, \epsilon) \cap X \times Y$ está contenido en $U_{n}$. Esencialmente, esto es debido a que $(a,b) \times (-\epsilon,\epsilon)$ contiene el "pellizco" de el reloj de arena, que se obtiene de forma arbitraria estrecho, así que no hay intervalo de $(a,b)$ es menor de lo que.

Ahora, nos fijamos en $f(q(U))$. Pretendemos es no abrir porque no contiene barrio de $([1],0)$. Deje $\epsilon >0$ dado y asumir que $\epsilon < n/ \sqrt{2}$. (Sólo se observa una lo suficientemente grande como $n$ hacer que es la verdad). Si $f(q(U)$ estaban abiertos, podríamos encontrar un barrio de $([1],0)$ $f(q(U))$ cuyas $y$-coordenadas de todos los en $(-\epsilon,\epsilon)$. Pero el párrafo anterior, esencialmente, demuestra que no puede suceder.

Intuitivamente, $q(U)$ es abierto porque no importa lo $n$ es, $q(U)$ contiene un barrio de $(n,y)$ - el reloj de arena tiene CIERTA anchura en todas partes, aunque es arbitrariamente pequeño. Pero, si usted fix $y=0$ e intentar poner un barrio que rodea a cada $(n,0)$ todas a la vez (es decir, poner un barrio en torno a $([1],y)$), luego de lo suficientemente grande como $n$, su pequeño barrio se extienden alrededor de la pizca de la reloj de arena para ese $n$.

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Jeff Puntos 804

No una respuesta, sino una observación que es demasiado importante (en mi opinión) a ser solo un comentario: $\mathsf{Top}$ no cumple con varios conveniente categórica propiedades, tales como la que se comenta aquí que el cociente de los mapas no ha de ser estable en los productos. En relación a eso, $\mathsf{Top}$ no es cartesiana cerrada. Sin embargo, en categorías convenientes de los espacios de todas estas propiedades (ver aquí). Un ejemplo es la categoría de la forma compacta generado (débil) espacios de Hausdorff $\mathsf{CGWH}$ (ver aquí y allí).

Todo esto indica que $\mathsf{Top}$ es el "malo" de la categoría para hacer de la topología. Un mejor candidato es $\mathsf{CGWH}$. En la práctica, no hay ningún esfuerzo adicional cuando se trabaja en ese "correcta" de la categoría.

Observe que muchos de los libros y papeles de la topología sólo el uso de todos estos conveniente propiedades aunque afirman trabajar con espacios topológicos. La mayoría de los autores (parecen ignorar este problema, que, incluso, no deje que el lector sepa cuál es su categoría de "espacios" (espacios topológicos? espacios compactos? de forma compacta generado espacios? CW complejos? simplicial conjuntos? Casi todo lo que se ha llamado "los espacios").

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