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Espacios métricos y metrizables

A. Helemskii en el libro "Lectures on functional analysis" escribe (en mi horrible traducción):

La categoría de espacios topológicos de Hausdorff (los morfismos son mapas continuos) contiene la subcategoría completa de espacios topológicos metrizables. Nota: metrizable, no métrico; la categoría de espacios métricos (los morfismos son mapas continuos) no es una subcategoría de la categoría de espacios topológicos (como la categoría de espacios lineales no es una subcategoría de la categoría de conjuntos).

Por qué la categoría de espacios métricos $\neq$ la categoría de espacios topológicos metrizables?

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Stefan Hamcke Puntos 16889

Un espacio métrico es un par $(X,d)$ que consiste en un conjunto $X$ y una métrica $d$ . En cambio, un espacio metrizable es un espacio topológico $(X,\tau)$ tal que existe una métrica $d$ que induce la topología $\tau$ . Esta métrica $d$ puede no ser único.

Existe un functor fiel $U:\mathbf{Met}\to\mathbf{MTop}$ que envían $(X,d)$ a $(X,\tau)$ y un mapa $f$ a sí mismo. Dependiendo de los morfismos $\mathbf{Met}$ tiene, esto puede ser o no un functor completo. Si $U$ no es un functor completo, entonces $\mathbf{Met}$ no puede ser equivalente a $\mathbf{MTop}$ .
Por otro lado, si se toman todos los mapas continuos como los morfismos en $\mathbf{Met}$ entonces $U$ es totalmente fiel. Dado que para cada espacio metrizable $(X,\tau)$ existe un espacio métrico $(X,d)$ con $U(X,d)=(X,\tau)$ , $U$ también es suryectiva, lo que implica que forma parte de una equivalencia adjunta $(F,U;\text{Id}_{(X,\tau)},\varepsilon)$ . Como vemos, la unidad $\eta$ es la identidad en el espacio $(X,\tau)$ . Para tales adjuntos, el adjunto izquierdo $F$ se llama unión izquierda-derecha-inversa (El " -Derecha-inversa "viene del hecho de que si $\eta$ es la identidad, entonces $UF$ es el functor de identidad, por lo que $F$ es un inverso de la derecha de $U$ .)

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