Hausdorffの公理系→Kuratowskiの閉包公理系
from 内田 5章 位相空間
Hausdorffの公理系$ \land\forall x\in X:\mathcal N(x)=\{A\in2^X\mid x\in X\setminus\overline{X\setminus A}\}からKuratowskiの閉包公理系$ \land\forall A\in2^X:\overline A=\{x\in X\mid\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing\}を導ける
証明
(K1)$ \overline{\varnothing}=\{x\in X\mid\forall N\in\mathcal N(x):N\cap\varnothing\neq\varnothing\}
$ =\{x\in X\mid\bot\}
$ \underline{=\varnothing\quad}_\blacksquare
(K2)$ \forall A\in2^X\forall x:
$ x\in A
$ \iff x\in A\land\forall N\in\mathcal N(x):x\in N
$ \becauseHausdorffの公理系(N2)
$ \implies\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing
$ \iff x\in\overline{A}
$ \underline{\therefore\forall A\in2^X:A\subseteq\overline{A}\quad}_\blacksquare
(K3)$ \forall A\in2^X\forall x:
$ x\in\overline{\overline{A}}
$ \iff\forall N\in\mathcal N(x):N\cap\overline{A}\neq\varnothing
$ \iff\forall N\in\mathcal N(x)\exist y\in N\forall O\in\mathcal N(y):O\cap A\neq\varnothing
ここからがわからんなtakker.icon
(K4)$ \forall A,B\in2^X\forall x:
$ x\in\overline{A\cup B}
$ \iff\forall N\in\mathcal N(x):N\cap(A\cup B)\neq\varnothing
$ \iff\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing\land N\cap B\neq\varnothing
$ \iff x\in\overline{A}\cup\overline{B}
$ \underline{\therefore\forall A,B\in2^X:\overline{A\cup B}=\overline{A}\cup\overline{B}\quad}_\blacksquare
閉包の構成
$ \forall A\in2^X\forall x:
$ x\in\overline{A}
$ \iff x\notin X\setminus\overline{X\setminus (X\setminus A)}
$ \iff X\setminus A\notin\mathcal N(x)
$ \iff x\in X\land X\setminus A\notin\mathcal N(x)
$ \iff x\in X\land 2^{X\setminus A}\cap\mathcal N(x)=\varnothing
$ \becauseHausdorffの公理系(N4)
$ \iff x\in X\land\lnot\exist N\in\mathcal N(x):N\in2^{X\setminus A}
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):N\notin2^{X\setminus A}
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):N\nsubseteq X\setminus A
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):\lnot(X\setminus A=(X\setminus A)\cup N)
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):\lnot(A=X\setminus((X\setminus A)\cup N))
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):\lnot(A=A\cap (X\setminus N))
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):\lnot(A\subseteq X\setminus N)
$ \iff x\in X\land\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing
$ \iff x\in\{x\in X\mid\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing\}
$ \underline{\implies\forall A\in2^X:\overline A=\{x\in X\mid\forall N\in\mathcal N(x):N\cap A\neq\varnothing\}\quad}_\blacksquare
#2025-02-06 17:59:07
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