可分距離空間の閉集合全体の濃度
HTML変換日:2026年7月26日
命題 1 (距離と閉包).
証明.
はについての連続関数であるので、は閉集合であり、ならばなのでであり、
逆にについてなので任意のについて
つまり
であり
が従う。 ∎
事実 2.
距離空間に於いて次は同値。
| (1) | |||
| (2) | |||
| (3) |
注意.
実は距離空間においてC.C.C.(可算鎖条件)もこれらと同値になる。
以降可分距離空間と言った時には上の同値な条件を断りなく自由に用いる。
定理 3 (可分距離空間の閉集合の濃度).
可分距離空間の閉集合全体のの濃度は連続体を超えない。
証明.
考えるky理空間をとし、その閉集合全体をと書くことにする。は第二可算なので高々可算な開基が存在するその一つをとする。
閉集合のについてを帰納的に以下のように定義する。
はの元のうち、と交わる直径が以下のもの全体の和集合。
まで定義されたとしてをの元のうち、に含まれと共通部分を持つ直径が以下のもの全体の和集合とする。この時命題1より
が成立する。いま
とするとは高々連続体濃度である。さて、 は高々可算な集合なので各はの元の高々可算な集合の和集合である。よって ところで
をにたいして最初に定義した可算個の集合の組に対応させる写像として定義する。この時この写像は単射である。なぜならならば、だからである。さてが高々連続体であることから
なのでは高々連続体濃度である。
∎