Внутренность
Вну́тренность множества — понятие в общей топологии, обозначающее объединение всех открытых подмножеств данного множества. Точки внутренности называются внутренними точками.
Определение
Пусть дано топологическое пространство где — произвольное множество, а — определённая на нём топология. Пусть также дано подмножество .
Ниже рассматривается открытость подмножеств как подмножеств всего (например, обязательно открыто как подмножество себя, но не обязательно открыто во всём топологическом пространстве), при этом явно не указывается, а открытость в нём обозначается как принадлежность .
Тогда внутренность множества можно определить несколькими эквивалентными способами:
- Внутренность — объединение всех открытых подмножеств :
- .
- Внутренность — наибольшее по включению открытое подмножество :
- .
- Внутренность — множество всех внутренних точек, где точка называется внутренней тогда и только тогда, когда существует открытое множество , такое что :
- .
Эквивалентность определений следует из того факта, что объединение любого семейства открытых множеств открыто.
Свойства
- Операция внутренности является унарной операцией на семействе всех подмножеств .
- Внутренность — открытое множество.
- Множество открыто тогда и только тогда, когда оно совпадает со своей внутренностью:
- .
- Иначе говоря, в открытом множестве все точки внутренние, а любое множество, все точки которого внутренние, является открытым.
- Операция внутренности идемпотентна:
- .
- Операция внутренности сохраняет частичный порядок подмножеств по включению:
- .
- В метрическом пространстве определение внутренней точки принимает следующий вид. Пусть — метрическое пространство с метрикой , и — его подмножество. Точка является внутренней для тогда и только тогда, когда существует , такое что . Иначе говоря, входит в вместе с шаром радиуса с центром в .
Примеры
- Если — конечное подмножество евклидова пространства со стандартной топологией, то .
- Если — вещественная прямая со стандартной топологией, и , то
- Если — дискретное пространство, то для любого имеем .
Вариации
Относительная внутренность
Относительной внутренностью множества называется объединение всех его открытых в его афинной оболочке подмножеств.
Литература
- Кудрявцев Л. Д. — Математический анализ. Том 1.