商映射

商映射

商映射(quotient mapping),是一類連續映射。

設R為集合E中的等價關係,f為從E到集合F中的與R相容的映射。從E/R到F中使x的類對應f(x)的映射g叫做通過對R求商從f導出的映射。設S為F中的等價關係,如果f與R及S是相容的,則從E/R到F/S中使x的類對應f(x)的類的映射叫做通過對R與S求商從f導出的映射。

定義


設X,Y是兩個拓撲空間,映射 稱為商映射,如果它是連續的滿映射,並且對每個,若 是X的開集,則B是Y的開集。
實際上容易看出,商映射即是滿足下列兩個(等價的)條件之一的滿映射
(1) 是開集 是X的開集;
(2) 是閉集 是X的閉集。

相關定理


定理 1 若 是商映射,則 連續 連續。
證明: :顯然成立。
:設連續,對Z中任一開集V,是X中開集,由於 是商映射,故 是Y中開集,可見 是連續的。
定理 設 是一個映射,表示自然映射。則
(1)存在唯一的映射 使得,且 是單射,即圖一可交換, 叫 的誘導映射;
(2) 是滿射 是滿射;
(3) 連續 連續。
定理2 沒X,Y是兩個拓撲空間,和分別為X和Y上的等價關係,是一個連續映射,且保持關係,即, ,則存在一個連續映射 使得圖二是個交換圖(其中 和 均表示自然映射),並且當 是商映射時,也是商映射。
定理3 (J.H.C.Whitehead 1948) 設 是商映射,Z是一個局部緊緻的Hausdorff空間,表示恆同映射,則 也是商映射。
圖二
圖二
定理4 設 是商映射,並且X是局部連通的,則Y也是局部連通的。

常用命題


關於商映射,有如下一些基本而常用的命題。
命題1 開的(或閉的)連續滿映射 是商映射。
但是這個命題的逆命題並不成立。
命題2 如果X是緊緻的,Y是 空間,則連續滿映射 是商映射。
證明 只需證明f是閉映射即可,對於x中任一閉子集F,由於X是緊空間,故F是緊子集,從而f(F)是Y的緊子集,由於Y是 空間,故是閉的,因此f是閉映射。
命題3 商映射的複合映射仍然是商映射。
命題4 若 是商映射.則商空間 與Y同胚。

舉例


例1 在由正方形粘出圓柱面,環面 ,帶,Klein瓶及射影平面的例子中,對應的粘合映射就是相應的商映射。
例2 將三角形兩邊同向地粘接得到什麼空問?
通過圖三,四可以看出,適當改變粘合順序,我們可知所得也是 帶:先沿b剪開,再粘合a,最後粘合b,即得到 帶。
圖三
圖三
圖四
圖四