Линейно упорядоченное пространство ординальных чисел (стр. 6 из 9)

Если Х

- какое-нибудь множество, упорядоченное по типу х

, то сумма вполне упорядоченного (по типу W (

)) множества множеств Х

есть вполне упорядоченное множество Х, типом которого является . Так как множество Х содержит в качестве своего подмножества каждое из множеств Х

, то на основании теоремы 4.5 для любого х

имеем х

.■

Теорема 4.7. Для любого множества ординальных чисел можно построить ординальное число, большее любого из чисел этого множества.

Доказательство.

Пусть есть множество ординальных чисел Х. На основании теоремы 4.6 сумма всех элементов х

множества Х есть ординальное число, большее, чем любое из данных х

. ■

§5. ПРОСТРАНСТВО ОРДИНАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ W (

₁ ) И ЕГО СВОЙСТВА.

Мощностью ординального числа называется мощность соответствующего ему вполне упорядоченного множества. Так, числа 1, 2, 3, … являются конечными ординальными числами,

- счётное ординальное число, так как является порядковым типом множества N.

Обозначим

₁ – первое несчётное ординальное число. Рассмотрим W( ₁) – множество всех ординальных чисел, меньших ₁. По теореме 4.1 множество W( ₁) является вполне упорядоченным и имеет тип ₁, то есть |W( ₁)| = ₁ – первая несчётная мощность.

Определение 2.9. Ординальное число называется предельным, если оно не имеет предшествующего.

Предложение 5.1.

₁ – предельное ординальное число.

Доказательство.

Если

₁, то - счётно или конечно. Тогда таковым будет и число . Следовательно, ₁. Таким образом, никакое число ₁ не является предшествующим ₁. ■

Предложение 5.2. Среди чисел множества W(

₁) бесконечно много предельных ординальных чисел.

Доказательство.

Пусть

₁, тогда - конечно или счётно. Тогда - счётно, следовательно, ₁, поэтому ₁).■

W(

₁) – линейно упорядоченное множество, так как любые его два элемента сравнимы (по теореме 4.2). Следовательно, на нём можно ввести порядковую топологию, при этом W( ₁) становится линейно упорядоченным пространством. Для него выполняются общие топологические свойства линейно упорядоченных пространств:

1. Хаусдорфовость. Пространство W(

₁) является хаусдорфовым пространством ([1]).

2. Нормальность. Пространство W(

₁) является нормальным пространством ([1]) и, следовательно, тихоновским пространством ([3]).

3. Фундаментальная система окрестностей произвольной точки из W(

₁).

Определение 2.10. Множество

окрестностей точки х образует фундаментальную систему окрестностей этой точки, если для любой окрестности U(x) точки х найдётся окрестность О(х)

, для которой х

.

Любая точка пространства W(

₁) обладает фундаментальной системой окрестностей, состоящей из открыто-замкнутых множеств, то есть для любого > 0 множество всех открыто-замкнутых интервалов [ +1; ] = ={x: < x < +1}, где образует фундаментальную систему окрестностей точки .

4. Локальная компактность.

Лемма 5.3. W(

) компактно тогда и только тогда, когда

не является предельным ординальным числом.

Доказательство.

Необходимость. Будем доказывать методом от противного и предположим, что

- предельное ординальное число. Рассмотрим множество «хвостов», то есть множество вида W( )&bsol;W( ) = {x W( ):

x

}, где – некоторое ординальное число: . Это замкнутые множества. Очевидно, что пересечение конечного числа «хвостов» является «хвостом», то есть не пусто. Таким образом, «хвосты» образуют центрированную систему замкнутых множеств. Так как - предельное ординальное число, то пересечение всех множеств этого семейства пусто и, следовательно, W( ) не компактно - противоречие. Следовательно, - не является предельным ординальным числом.

Достаточность. Проведём доказательство по индукции:

1.W(0) = Æ - очевидно компактно.

2.Индукционное предположение: пусть

’ = +1 – не предельное ординальное число. Предположим, что W( ) компактно для любого < +1.

Пусть

- семейство открытых множеств, образующих покрытие пространства W( +1). Так как точка покрыта, то существует U , < : [ +1; ] U . По индукционному предположению пространство W( +1), являющееся подпространством W( +1), компактно, так как +1< +1. Поэтому конечное подсемейство F из покрывает W( +1). Тогда F {U} – это конечное подпокрытие из , которое покрывает W( +1). Следовательно, W( +1) компактно. ■