商映射
定义(商映射):令和为两拓扑空间,令为一个满射函数,则被称为一个商映射,如果是开集当且仅当是开集。
我们可以看出,一个商映射一定是一个连续映射;有些数学家也把商映射称为强连续。我们可以用另外一种方式定义商映射:称的一个子集在满射下是饱和的,如果包含了所有与它自身相交的;换言之,如果某个且那么所有满足的点都在中;集合饱和当且仅当。那么,一个连续的满射是商映射当且仅当把中的饱和开集映射到中的开集。
接下来介绍两种特殊的商映射。首先,一个函数是开映射/闭映射,如果对于中的任意开/闭集,集合在中是开/闭的。那么一个连续满射是商映射如果它是开映射或闭映射。当然,也有商映射既不是开的也不是闭的。
商拓扑与商空间
通过商映射可以在集合上构造商拓扑。
定义(商拓扑):如果是一个拓扑空间,是一个集合,且是一个满射,那么存在且仅存在一个上的拓扑使得是一个商映射。我们把叫做由诱导的商拓扑。
显然,中的开集为使得在中是开集。验证是一个开集也很直接。
定义(商空间):令是一个拓扑空间,是的一个的划分(无遗漏且互斥),令将中的元素映射到中包含它的划分集合中,那么是一个满射,且在诱导的商拓扑上,为的一个商空间。
给定,存在上的一个等价关系,即中的每个元素为一个等价类。在几何意义上来说,商空间即为把每个等价类中的点“粘”在了一起。
构造商映射
将商映射限制到子空间上的映射不一定是一个商映射,但是我们可以加上一些条件:
定理:令是一个商映射,是的一个子空间且对饱和,令是将限制到上的映射,则
- 如果是中的开集或闭集,那么是一个商映射
- 如果是一个开映射或者闭映射,那么是一个商映射
我们再来考虑之前的概念与商映射/商空间的关系:
- 两个商映射的复合是商映射。这个性质证明比较简单。
- 两个商映射的笛卡尔积不一定是商映射。
- 的商空间不一定是一个豪斯多夫空间,即使本身是豪斯多夫空间。
商映射与连续映射
定理:令是一个商映射,是一个空间且对于每个集合是一个常数。则诱导了一个映射使得,且连续当且仅当连续,是商映射当且仅当是商映射。
推论:令是一个连续满射,是如下集合 那么是对的一个划分。给定上商拓扑,那么有
- 诱导了一个连续双射,且如果是商映射,则是同胚
- 如果是豪斯多夫空间,则也是豪斯多夫空间