道路连通空间

道路连通空间数学领域术语01定义例子几种连通之间的关系道路其他概念目录03050204基本信息道路连通空间(pathconnectedspace)是一类拓扑空间，若对于拓扑空间X中的任意两点都存在以这两点分别为始点与终点的道路，则称X为道路连通空间。若拓扑空间的子集作为子空间是道路连通的，则称它为道路连通子集。道路连通空间一定是连通空间，但是，其逆不成立。定义定义设X是一个拓扑空间，如果对于任何x,y,存在着X中的一条从x到y的道路(或曲线)，我们则称X是一个道路连通空间。

X中的一个子集Y称为X中的一个道路连通子集，如果它作为X的子空间是一个道路连通空间。道路道路设X是一个拓扑空间，从单位闭区间[0,1]到X的每一个连续映射f：[0,1]X叫做X中的一条道路，并且此时f(0)和f(1)分别称为道路f的起点和终点。当x=f(0)和y=f(1)时，称f是X中从x到y的一条道路。起点和终点相同的道路称为闭路，并且这时，它的起点(也是它的终点)称为闭路的基点。如果f是X中的一条道路，则道路f的像集f([0,1])称为x中的一条曲线或弧，并且这时道路f的起点和终点也分别称为曲线f([0,1])的起点和终点

。例子例子实数空间R是道路连通的，这是因为如果x,yR，则连续映射f:[0,1]R定义为对于任何t[0,1]有f(t)=x+t(y-x)，便是R中的一条以x为起点以y为终点的道路。也容易验证任何一个区间都是道路连通的。其他概念相关定理定义其他概念定义定义1：设X是一个拓扑空间。如果X中有两个非空的隔离子集A和B,使得X=A∪B，则称X是一个不连通空间；否则，则称X是一个连通空间。定义2：设X是一个拓扑空间。如果x∈X的每一个邻域中都包含着x的某一个连通的邻域V，则称拓扑空间在点x处是局部连通的。如果拓扑空间X在它的每一个点处都是局部连通的，则称是一个局部连通空间。相关定理（1）定理1：拓扑空间的两个不同的连通分支是不相交的。证明：设A和B是两个连通分支，且A∩B≠，则由熊金诚的结果

可知，A∪B是连通的，于是，A=A∪B=B。（2）定理2：任何拓扑空间都等于它的连通分支的并集。证明：在拓扑空间X中，对于任意x∈X，包含x的连通分支Cx是存在的，所以：（3）定理3：拓扑空间为局部连通的充分必要条件是每一开集的每一连通分支是开集。证明：设X是局部连通空间，U是X的一个开集，而C是U的一个连通分支。如果x∈C，由于U是x的一个邻域，所以x有一个连通邻域V包含于U。又由于V∩C包含着点x，所以不是空集。根据熊金程的《点集拓扑讲义》

中的定理4.31，可见：因此C是点x的一个邻域。这证明C是属于它的任何一个点x的邻域，因此C是开集。反过来，如果每一个开集的连通分支都是开集，则每一点的每一开邻域都包含连通的开邻域，这就是此开邻域的连通区。因此空间是局部连通的连通空间不一定是局部连通的空间

。几种连通之间的关系几种连通之间的关系定理4：如果拓扑空间X是一个道路连通空间，则X必然是一个连通空间。证明：对于任何x,yX，由于X道路连通，故存在从x到y的一条道路f：[0,1]X。这时曲线f([0,1])，作为连通空间[0,1]在连续映射下的像，是X中的一个连通子集，并且我们有x,yf([0,1])，因此根据定理5可见X是一个连通空间。定理5：设Y是拓扑空间X中的一个子集，任意x,yY存在X中的一个连通子集Yxy使得x，yYxy包含于Y，则Y是X中的一个连通子集。连通空间可以不是道路连通的

。局部连通空间不一定是道路连通的。反例：实直线R上的点集E=(-1,0)∪(0,1)，并把E看成是R上的子空间，则E是局部连通的，但不是连通的。因为0点不属于E

。定理5：连通且局部道路连通的空间是道路连通的。证明：设X是连通