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順序数の位相的重みのLaTeXML自動変換版です。自動検査には合格していますが、元PDFとの目視比較は未実施です。正本はPDF・TeXです。

順序数の位相的重み

一色三良(concious77)
HTML変換日:2026年7月26日

順序数の重さを評価する。一般に位相空間Xの重みw⁢(X)とはXの開基の最小濃度のことである。そしてI⁢(X)でXの孤立点全体の集合を表すことにする。また順序集合には開区間から定まる標準的な位相を常に考える事にする。

命題 1.

位相空間Xとその部分空間Sについて

w⁢(S)≤w⁢(X)
証明.

証明は明らかであろう。 ∎

命題 2.

位相空間Xについて

card⁢(I⁢(X))≤w⁢(X)
証明.

x∈I⁢(X)ならば{x}が開集合であり{x}はxしか元を含まないことからXの任意の開基ℬについて{x}∈ℬでなければならないからである。 ∎

命題 3.

順序数α,βについて

α+1=β+1⟹α=β
証明.

明らか。

命題 4.

𝒩を順序集合Xの開区間全体の集合としよう。このとき

card⁢(𝒩)≤card⁢(X×X)
証明.

開区間は(a,b)⁢(a<b)の形をしているので明らか。

定理 5.

順序数αについて

w⁢(α)=card⁢(α)
証明.

αが有限の時は明らかなので以下αは無限集合とする。 κ=card⁢(α)と置くとκ≤αなのでつまりκ⊂αなので命題1から

w⁢(κ)≤w⁢(α)

であり、κは極限数なので

s⁢u⁢c:κ→κ;x↦x+1

が定義でき、命題3からs⁢u⁢cは単射である。また、x+1の形をした順序数はκの孤立点になるので 命題2から

κ≤card⁢(I⁢(κ))

そして𝒩をαの開区間全体とすると命題4とαは無限集合であることから

w⁢(α)≤card⁢(𝒩)≤card⁢(α)=κ×κ=κ

以上から

w⁢(α)=κ=card⁢(α)

を得る。 ∎