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¿Cómo se axiomatiza la topología mediante redes?

Dejemos que $X$ sea un conjunto y que ${\mathcal N}$ sea una colección de redes en $X.$

Varias personas me han dicho que ${\mathcal N}$ es la colección de redes convergentes en $X$ con respecto a alguna topología si y sólo si satisface algunos axiomas. También me han dicho que estos axiomas no son muy bonitos.

Una o dos veces he tratado de averiguar cuáles podrían ser estos axiomas, pero nunca se me ocurrió nada muy satisfactorio. Por supuesto, uno podría recodificar los axiomas habituales relativos a los conjuntos abiertos como afirmaciones sobre las redes y afirmar que ha hecho el trabajo. Pero, vamos, eso no es nada de lo que estar orgulloso.

¿Alguien ha visto la topología axiomatizada de esta manera? ¿Alguien recuerda las reglas?

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kevtrout Puntos 2774

Sí. Esto se da en Kelley's Topología general . (Kelley fue uno de los principales matemáticos que desarrolló la teoría de las redes para que fuera útil en la topología en general y no sólo en ciertas aplicaciones en el análisis).

En la sección "Clases de convergencia" al final del capítulo 2 de su libro, Kelley enumera los siguientes axiomas para las redes convergentes en un espacio topológico $X$

a) Si $S$ es una red tal que $S_n = s$ para cada $n$ [es decir, una red constante], entonces $S$ converge a $s$ .
b) Si $S$ converge a $s$ También lo hace cada subred.
c) Si $S$ no converge a $s$ entonces hay una subred de $S$ cuya subred no converge a $s$ .
d) (Teorema de los límites iterados): Sea $D$ sea un conjunto dirigido. Para cada $m \in D$ , dejemos que $E_m$ sea un conjunto dirigido, sea $F$ sea el producto $D \times \prod_{m \in D} E_m$ y para $(m,f)$ en $F$ dejar $R(m,f) = (m,f(m))$ . Si $S(m,n)$ es un elemento de $X$ para cada $m \in D$ y $n \in E_m$ y $\lim_m \lim_n S(m,n) = s$ entonces $S \circ R$ converge a $s$ .

Anteriormente ha demostrado que, en cualquier espacio topológico, la convergencia de las redes satisface de a) a d). (Las tres primeras son fáciles; la parte d) es, creo, un resultado original suyo). En esta sección demuestra lo contrario: dado un conjunto $S$ y un conjunto $\mathcal{C}$ de pares (red,punto) que satisfacen los cuatro axiomas anteriores, existe una topología única en $S$ tal que una red $N$ converge a $s \in X$ si $(N,s) \in \mathcal{C}$ .

La propiedad d) siempre me ha parecido poco atractiva, rozando la opacidad, pero es una afirmación puramente personal.

Apéndice : Me interesaría mucho saber si alguien ha puesto esta caracterización para algún propósito útil. Hace un par de años decidí volver a aprender topología general y escribir apuntes esta vez. La flor de mis esfuerzos fue un ensayo sobre la convergencia en los espacios topológicos que parece cubrir todas las bases (especialmente, la comparación de redes y filtros) con más solidez que en cualquier texto que haya visto.

http://alpha.math.uga.edu/~pete/convergence.pdf

Pero "incluso" en estos apuntes no hablé ni del teorema de los límites iterados ni (en consecuencia) del teorema de Kelley anterior: Sinceramente, no pude interiorizarlo sin darle muchas más vueltas. Pero siempre he sentido/preocupado que debe haber alguna idea y contenido allí...

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MobileCushion Puntos 217

(demasiado largo para un comentario a la respuesta de Pete)

Garrett Birkhoff fue mi asesor de doctorado. Permítanme hacer algunos comentarios de carácter histórico.

De un Garrett Birkhoff de 25 años tenemos: Resumen 355, "Una nueva definición de límite" Bull. Amer. Math. Soc. 41 (1935) 636. (Recibido el 5 de septiembre de 1935)

Según el informe de la reunión ( El toro. Amer. Math. Soc. 42 (1936) 3) la ponencia fue presentada en la reunión de la AMS en Nueva York el 26 de octubre de 1935.

En abstracto encontramos lo que hoy en día se llamaría convergencia de la base de un filtro. (Véase también la definición 4 del artículo de Birkhoff de 1937). Birkhoff me comentó una vez que Bourbaki nunca reconoció su (Birkhoff) su prioridad.

Parece que algún tiempo después de la charla de Birkhoff, su padre (G. D. Birkhoff) comentó que le recordaba a un artículo de Moore y Smith. Así que el joven Garrett leyó a Moore y Smith, y al final adoptó su sistema para el trabajo posterior, llamándolo "convergencia de Moore-Smith". en topología general". Desde aquel Anales de Matemáticas papel fue recibido el 27 de abril de 1936, uno sólo puede imaginar al joven Garrett trabajando furiosamente durante 6 meses convirtiendo su anterior material de base filtrante ¡en la configuración de Moore-Smith!

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