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rainbowguy

银虫 (正式写手)

[求助] 是不是所有的可分度量空间的子空间都是可分的?

如题,是不是所有的可分度量空间X的子空间Y都是可分的?我的理解是可分的。原因如下:对于可分的度量空间X,必有一个可数的稠密子集M。对于X的子空间Y,也必有M的子集M1在Y中也是稠密的,所以Y也可分。
请教大虾上述理解是否正确?
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Pchief

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★ ★ ★ ★
小雨萌萌(金币+5): 谢谢~ 2011-09-17 17:58:08
一般而言,可分的拓扑空间,其子空间不必可分。但可分的度量空间其子空间必定可分。

但这个命题的证明并不简单。应当注意:当 M 在 X 中稠密时, M ∩ Y 在 Y 中不必稠密。反例有如: X = R^2 为欧氏平面, M 为横纵坐标均为有理数的点全体,显然 M 在 X 中稠。又 Y 为中心在原点,半径为 π 的圆周,则 M ∩ Y 是空集,这是因为假如点 P(x,y) 在 M∩ Y 中,则

根号(x^2+y^2) = π

但上式左边是代数数,右边是超越数,矛盾。因此,M ∩ Y 在 Y 中不稠。


建议由以下步骤来证明这一命题:

(1) 对于 X 的可数稠密子集 M,设 D 为中心在 M 中,半径为有理数的开球全体,则 D 中开球的个数可数,并且 X 中每个开集都是 D 中若干开球的并。

(2) 对于 X 的子空间 Y,令 D' 为形如 B ∩ Y 的集合全体,其中 B ∈ D 。并且,不失一般性可假设 D' 中不含空集。则 D' 也是可数的,且 Y 中每一个开集也能表示为 D' 中若干元素的并集。

(3) 在 D' 的每个元素中取一个点 x ,这种 x 的全体记作 M' 。 则 Y 中每个非空开集必与 M' 有非空的交,于是 M' 在 Y 中稠密。又由于 D' 可数, M' 也是可数的。
4楼2011-09-14 08:54:53
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