Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is Omgeving, open verzameling?

Ook bekend als: omgeving · open verzameling

Definitie 12.1 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 1 · Hoofdstuk 12 — Topologie van de reële rechte

Een verzameling VRV \subseteq \R is een omgeving van xRx \in \R wanneer ze voor een zekere r>0r > 0 een interval (xr,x+r)\intoo{x - r}{x + r} bevat. Een verzameling URU \subseteq \R heet open wanneer ze een omgeving van elk van haar punten is:

xU, r>0,(xr,x+r)U.\forall x \in U,\ \exists r > 0, \quad \intoo{x - r}{x + r} \subseteq U .

Voorbeelden

Voorbeeld 12.2

Open intervallen zijn open: voor x(a,b)x \in \intoo{a}{b} neem je r=min(xa,bx)>0r = \min(x - a,\, b - x) > 0. Halfrechten (a,+)\intoo{a}{+\infty} zijn open; R\R en \emptyset zijn open (de laatste bij gebrek aan punten). [0,1]\intcc{0}{1} is niet open: geen enkel interval rond 00 blijft binnen.

Voorbeeld 12.4 (Openheid waarborgen met expliciete stralen)

Is U={xR:x2>2}U = \{x \in \R : x^2 > 2\} open? Ja, en het bewijsstuk laat zich opschrijven: U=(,2)(2,+)U = \intoo{-\infty}{-\sqrt2} \cup \intoo{\sqrt2}{+\infty}, een vereniging van twee open halfrechten, open volgens Propositie 12.3. Je kunt ook punt voor punt redeneren: voor xUx \in U met x>2x > \sqrt 2 neem je r=x2>0r = x - \sqrt2 > 0: elke y(xr,x+r)y \in \intoo{x - r}{x + r} voldoet aan y>2y > \sqrt 2 en dus y2>2y^2 > 2; symmetrisch aan de linkerkant. Beide stijlen doen ertoe — de structurele (bouw uit bekende open verzamelingen met verenigingen en eindige doorsneden) schaalt beter, de ε\varepsilon-stijl werkt wanneer er geen structuur zichtbaar is; en Hoofdstuk 13 voegt er een derde en krachtigste aan toe: UU is het origineel van de open verzameling (2,+)\intoo{2}{+\infty} onder de continue xx2x \mapsto x^2.

Voorbeeld 12.8

Segmenten [a,b]\intcc{a}{b}, halfrechten [a,+)\intco{a}{+\infty}, eindige verzamelingen en Z\Z (een convergente rij gehele getallen is uiteindelijk constant) zijn gesloten. (0,1]\intoc{0}{1} is open noch gesloten (open faalt in 11; gesloten faalt want 1n0\frac 1n \to 0 \notin de verzameling): de meeste verzamelingen zijn geen van beide. R\R en \emptyset zijn zowel open als gesloten — en het zijn de enige zulke deelverzamelingen van R\R (Oefening 12.9).

Lees in het hoofdstuk →