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Enfoque intuitivo a la topología

Soy un estudiante de secundaria (bueno, casi un estudiante de secundaria - es verano) que se auto-estudio. Sé que algunos conceptos básicos de la ingenua teoría de conjuntos, álgebra lineal, y de una sola variable de cálculo. Me gustaría dar la topología de un tiro. Miré hacia arriba 'Topología sin lágrimas' y comenzó a leer.

Tiene sentido (al menos por ahora, de todos modos), pero realmente no hay ninguna intuición sobre qué es exactamente una topología es. Es todos los axiomas y definiciones, y aunque sé que la mayoría de los libros de matemáticas se escriben, yo sólo pensé en preguntarle si había un libro que no está escrito de esa manera.

Como esta respuesta pone:

No sabrás lo que un espacio vectorial es por la ingestión de una definición que dice

Un espacio vectorial $\langle V,S\rangle$ es un conjunto $V$ y un campo de $S$ que cumplir con los siguientes 8 axiomas: ...

[...]

Un buen libro de texto va a hacer esto: reducirá los 8 axiomas a una breve exposición de lo que los axiomas son realmente acerca de, y proporcionar un conjunto de iluminar ejemplos. En el caso de que el espacio vectorial, la breve declaración que yo he citado, negrita en el original, fue: podemos añadir cualquiera de los dos vectores, podemos multiplicar los vectores por escalares.

¿Qué es un libro de texto que la de la topología? (No me importa definiciones; ellos son importantes. Me gustaría algo de intuición para ir con ellos.)

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Taisuke Yasuda Puntos 1219

Usted podría, en un primer estudio de análisis, que le dará más de una motivación para el aprendizaje de la topología. El análisis que presenta a muchos de los conceptos de topología de una manera más tangible, en más contextos familiares como el conjunto de los números reales y la métrica de los espacios, donde al menos tener una noción de distancia.

Tras el análisis, se podría estudiar la topología equipadas con los mejores de la intuición. Esta es la costumbre de la progresión en el nivel de la universidad como bien.

Como para un texto de presentación, análisis, me la recomendó Principios de Análisis Matemático por Walter Rudin. El capítulo 2 trata de las ideas básicas de la topología relevantes para el análisis.

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Michael Cromer Puntos 1355

Las otras respuestas son buenas, pero apelar a ideas que pueden no ser familiares para un estudiante de la escuela secundaria (métrica espacios), o a las cosas que creo que son una consecuencia importante de topología pero no una motivación/intuición (continuidad, que requiere más ideas, como mapas entre espacios topológicos).

Una topología es uno de los más débiles estructuras se pueden poner en la parte superior de un desnudo de un conjunto de objetos. Muy groso, (mi intuición es) le permite a uno decir que los elementos del conjunto son "cercanos" cada uno de los otros. Lo hace en lugar de una ingeniosa manera que no necesita apelar a la medición de la distancia. En su lugar se utiliza la idea de abrir conjuntos, que puede o puede no estar familiarizado con. Uno especifica 'una topología' mediante la especificación de sus bloques abiertos, que son subconjuntos con propiedades particulares en virtud de uniones e intersecciones. Generalmente hay muchas posibles distintas topologías disponibles para cualquier conjunto.

El abierto de conjuntos que contienen un elemento particular de la gran conjunto son a menudo llamado el 'neighbouroods' de ese elemento. A veces un barrio puede estar en su totalidad dentro de otra (a través de la inclusión del conjunto), por lo que es un 'menor' barrio. Por lo tanto la intuición: uno puede pensar de los elementos de un pequeño barrio como 'más cerca' de los de mayor tamaño.

Este es entonces cuando podemos hablar de las ideas de las métricas que miden la distancia, o la continuidad, que requiere uno para hablar acerca de la relativa tamaños de conjuntos en el dominio e imagen de una función. Es increíble que incluso con algo tan simple como una topología ya se puede hablar de estas poderosas ideas analíticas. Pero topologías en sus propias son tan terriblemente sin restricciones que algunas muy extrañas estructuras son posibles. Generalmente, al menos en mi línea de trabajo, una topología se utiliza en combinación con alguna otra estructura en la que la intuición se realiza en un sentido preciso. Luego de lo que los otros han dicho - sobre la continuidad, etc - entra en juego, donde la topología se ocupa de la mayoría de los de bajo nivel de la analítica de levantar objetos pesados.

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goblin Puntos 21696

Nos gustaría decir:

Un espacio topológico es un conjunto $X$ junto con una noción de convergencia relativos a las secuencias en el $X$ con puntos de $X$. Dada una secuencia $x$ y un punto de $y$, podemos preguntar si o no $x$ converge a $y$, y ciertos axiomas tienen respecto a esta relación.

Un espacio topológico es llamado Hausdorff iff cada secuencia converge a un máximo de un punto.

Una función de $f : A \rightarrow B$ entre espacios topológicos es continua iff para todas las secuencias de $x$ $A$ y todos los puntos de $y \in A$, tenemos que si $x$ converge a$y$$A$, $f(x)$ converge a$f(y)$$B$.

Por desgracia, esto es completamente erróneo. Para empezar, no siempre se puede recuperar la topología sólo de saber qué secuencias convergen los puntos. Aunque a veces puede; estos son los llamados secuenciales de espacios topológicos. Pero en general, lo que tu convergente secuencia/punto de pares no es suficiente para determinar la topología, y tenemos que pasar a la "generalizada secuencias"; el término técnico es neto. Por lo tanto, queremos decir:

Un espacio topológico es un conjunto $X$ junto con una noción de convergencia relativos redes en $X$ con puntos de $X$. Dada una red $x$ y un punto de $y$, podemos preguntar si o no $x$ converge a $y$, y ciertos axiomas tienen respecto a esta relación.

Un espacio topológico es llamado Hausdorff iff cada red converge a un máximo de un punto.

Una función de $f : A \rightarrow B$ entre espacios topológicos es continua iff para todas las redes de $x$ $A$ y todos los puntos de $y \in A$, tenemos que si $x$ converge a$y$$A$, $f(x)$ converge a$f(y)$$B$.

Esto todavía no acaba de funcionar, porque el "set" de todas las redes en espacios topológicos resulta ser demasiado grande para formar un conjunto; sólo que forman una clase. Esto crea algunos problemas técnicos que nos gustaría hacer sin. La habitual solución va así:

  • Dado un conjunto $X$, hay una noción de filtro en un conjunto.
  • Cada red se corresponde con algo que se llama su "eventualidad fiter."
  • Podemos decidir si es o no una red $x$ converge a un punto de $y$ tan sólo de conocer la eventualidad de filtro de $x$.
  • Por lo tanto, en lugar de dotar a las $X$ con datos respecto de los cuales net/punto de pares son convergentes, la solución habitual es equipar a $X$ con datos respecto de los cuales filtro/punto de pares son convergentes, y el tratamiento de la convergencia de redes como un derivado de la noción.

Por lo tanto, nuestra definición se convierte en:

Un espacio topológico es un conjunto $X$ junto con una noción de convergencia relativos filtros en $X$ con puntos de $X$. Dado un filtro de $x$ y un punto de $y$, podemos preguntar si o no $x$ converge a $y$, y ciertos axiomas tienen respecto a esta relación.

Un espacio topológico es llamado Hausdorff iff cada filtro converge a un máximo de un punto.

Una función de $f : A \rightarrow B$ entre espacios topológicos es continua iff para todos los filtros de $x$ $A$ y todos los puntos de $y \in A$, tenemos que si $x$ converge a$y$$A$, $f(x)$ converge a$f(y)$$B$.

Todavía hay un problema sutil. Si intenta axiomatize espacios topológicos a través del filtro de convergencia, usted termina con una forma mucho más general de la noción llamado un espacio de convergencia. La convergencia de los espacios están muy bien, y personalmente me gustaría que la gente empiece a considerarlos como objetos básicos de interés en la topología general, y el tratamiento de espacios topológicos como un mero caso especial. Por desgracia, no he sido capaz de encontrar un elemental introducción a cosas que me puede vincular a, por lo que tendrá que aprender las cosas de la manera clásica hasta que estés listo para ir por su cuenta.

8voto

smb3 Puntos 368

Una manera de pensar acerca de la topología es que los elementos de una topología están destinados a ser una generalización del concepto de conjunto abierto en el análisis, sin la necesidad de una métrica. Los elementos de una topología de tomar algunas propiedades fundamentales de un conjunto abierto en el análisis (que una contables de la unión de abrir los conjuntos son abiertos, y de un número finito de intersección de abrir los conjuntos son abiertos), y nos permite hablar abiertos y conjuntos cerrados sin la necesidad de una métrica.

Por lo tanto en la definición de continuidad, que el inverso de la imagen $f^{-1}(U)$ de un conjunto abierto $U$ en el rango de $f$ en algunas mapa de $f$ está abierto en el dominio de $f$, nos permite discutir la continuidad de mapas entre los espacios que no tienen métricas.

Estas son sólo algunas de las interesantes ideas contenidas dentro de los básicos de la topología de mantener en ella!

6voto

Moskie Puntos 116

Recomiendo topología elemental. Libros de texto en problemas por O.Ya.Viro, O.A.Ivanov, V.M.Kharlamov, N.Y.Netsvetaev.

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