归纳维数

✍ dations ◷ 2025-08-02 13:54:47 #维度,维度论

在数学的拓扑学中,归纳维数是对拓扑空间定义的两种维数,分别为小归纳维数ind()与大归纳维数Ind()。在维欧几里得空间R中,一个球的边界是有 - 1维的球面。以这个观察为基础,利用一个空间中适合的开集的边界维数,应当可以归纳定义出空间的维数。

这两种维数是只靠空间的拓扑来定义,无需用到空间的其他性质(比如度量)。拓扑空间的一般常用维数有三种,有大小归纳维数,以及勒贝格覆盖维数。通常说“拓扑维数”是指勒贝格覆盖维数。对于“足够好”的空间,这三种维数都相等。

我们想定义一个点的维数是0,而点的边界是空的,因此首先定义

然后,归纳定义的小归纳维数ind()为最小的整数,使得对中任何点,及任何包含的开集,都存在一个包含的开集,使得的闭包是的子集,的边界的小归纳维数小于或等于 - 1。

对于的大归纳维数Ind()的定义,增加选取的限制如下:Ind()为最小的整数,使得对中任何开集,及的任何闭子集,都存在一个包含的开集,使得的闭包是的子集,的边界的大归纳维数 - 1。

设dim为勒贝格覆盖维数。对任何拓扑空间,有

乌雷松定理指出,若是正规空间,及有可数基,则

这种空间正是可分及可度量化空间。(参见乌雷松度量化定理。)

Nöbeling-Pontryagin定理指出有限维数的这种空间,其特征为同胚于欧几里得空间中的子空间,子空间用通常的拓扑。Menger-Nöbeling定理(1932)说若是紧致及度量可分,且有维数,则可以嵌入到2 + 1维欧几里得空间成为子空间。(Georg Nöbeling(英语:Georg Nöbeling)是Karl Menger(英语:Karl Menger)的学生。他引入了Nöbeling空间,是R2 + 1的一个子空间,由至少 + 1个座标是无理数的点所组成,这个空间有与维空间嵌入相关的一些泛性质。)

若只假设是可度量化,则有(Miroslav Katětov(英语:Miroslav Katětov))

若只假设是紧致豪斯多夫空间,则有(P. S. Aleksandrov)

以上的不等式都可能是严格的;Vladimir V. Filippov有个例子显示两种归纳维数可以不相等。

一个可分度量空间的大归纳维数Ind ≤ ,当且仅当中任何闭空间及任何连续映射 f : A S n {\displaystyle f:A\to S^{n}} ,都存在一个连续扩张 f ¯ : X S n {\displaystyle {\bar {f}}:X\to S^{n}}

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