Хаусдорфово пространство

Хаусдорфово пространство — топологическое пространство, удовлетворяющее сильной аксиоме отделимости T₂.

Названо в честь Феликса Хаусдорфа — одного из основоположников общей топологии. Его первоначальное определение топологического пространства включало в себя требование, которое теперь называется хаусдорфовостью.

Иногда для обозначения структуры хаусдорфового топологического пространства на множестве применяется термин хаусдорфова топология.

Определение

Топологическое пространство ${\displaystyle X}$ называется хаусдорфовым, если любые две различные точки ${\displaystyle x}$, ${\displaystyle y}$ из ${\displaystyle X}$ обладают непересекающимися окрестностями ${\displaystyle U(x)}$, ${\displaystyle V(y)}$.

Примеры и контрпримеры

Хаусдорфовыми являются все метрические пространства и метризуемые пространства, в частности: евклидовы пространства ${\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}$, многообразия, большинство используемых в анализе бесконечномерных функциональных пространств, таких, как ${\displaystyle L^{p}\ }$ или ${\displaystyle W^{1,\;p}}$, ${\displaystyle p\geqslant 1\ }$.

Если топологическая группа является T₀-пространством, то она хаусдорфова. Если T₀ не выполнено, то факторизация по замыканию нейтрального элемента группы даст хаусдорфово пространство^[1]. По этой причине некоторые источники включают хаусдорфовость в определение топологической группы.

Простейший (и важный) пример нехаусдорфова пространства — связное двоеточие, а в более общем случае — алгебры Гейтинга. Не является хаусдорфовой, например, топология Зарисского на алгебраическом многообразии. Нехаусдорфов, вообще говоря, спектр кольца.

Свойства

• Единственность предела последовательности (в более общем случае — фильтра), если таковой предел существует.
• Свойство, равносильное определению хаусдорфовости топологии, — замкнутость диагонали ${\displaystyle \Delta =\{(x,\;x)\;|\;x\in X\}}$ в декартовом квадрате ${\displaystyle X\times X}$ пространства ${\displaystyle X}$.
• В хаусдорфовом пространстве замкнуты все его точки (то есть одноточечные множества).
• Подпространство и декартово произведение хаусдорфовых пространств тоже хаусдорфовы.
• Вообще говоря, хаусдорфовость не передаётся факторпространствам.
• Компактное хаусдорфово пространство нормально и оно метризуемо тогда и только тогда, когда имеет счётную базу топологии.
• Любое непрерывное взаимно однозначное отображение компактного пространства в хаусдорфово пространство является гомеоморфизмом.
• Любое конечное хаусдорфово пространство дискретно.