是否存在從區間(0,1)到S 1的連續的雙射?

時間 2021-05-06 23:03:54

1樓:

假設存在乙個這樣的對映,提公升一下得到

這是乙個連續單射,所以是嚴格單調的,且像一定是個區間,並且只能是半開半閉的,不妨設就是 ,不難說明這和單調性相矛盾。

2樓:HOHO-Naruke

感謝 @王箏 提醒,這裡還差一點

就是乙個開區間(a,b)到R的連續雙射f,像一定是開區間不妨只考慮像是(x,y]的情形。假設a0使得(y-r,y]包含於f((c-s,c])和f([c,c+t))。這和單射矛盾。

(或者證明連續的單射一定是單調的也可以)

原答案:

隨便抓S^1裡的乙個點p,比如0

3樓:「已登出」

樓上@包龍圖的回答非常贊,然後在他的回答裡我們發現問題主要出在0這乙個點上(雖然也可以取1為閉同理)……我從另外乙個角度瞎想了一下,首先(0,1)與R也就與R^2有連續雙射,而我們可以證明S^1是R^2去掉{0,0}點的收縮核。我們做R^2上開圓與S^1交弧,然後從原點引兩條射線過弧兩端,就在平面中割出一塊披薩餅,然後證明S^2\到S^1對映連續就是說這塊披薩餅是開的……而這就要求原點不在披薩餅裡,大概也暗示了問題出在乙個端點上……

4樓:Zhao Cheng

第一步,假設存在f從(0,1)到S^1使得f連續+單射的話,那麼f是開對映。證明是容易的,因為設I為(0,1)的乙個真開區間,由於f單,所以f(I)不滿。那麼函式f_限制在I上,可以看成是從I到S^1\的連續單射,此對映將會誘導了I到(0,1)的連續單射。

這樣的對映是嚴格單調的,從而f(I)為開區間(嚴格說是開弧)。

由於(0,1)區間的任何開子集都可以寫成至多可數的真開區間的並,所以f是開對映。

第二步,再利用開對映+連續雙射,可推出同胚(感謝 @王箏 提醒)。就可推出矛盾了。我手寫的部分重點放在第二步了。

5樓:

重新試一下:

令 假設存在乙個連續雙射 ,顯然 存在,且不是連續對映(否則造成緊集和非緊集同胚,矛盾)。

假定 在 不連續,令 。則說明對於某乙個 ,使得對於任意 ,都有 ,即

考慮 ,由於 是連續對映,所以存在 使得。又由於 的任意性,取 ,則有

取一點 ,令 。

因為 ,所以有

而 ,所以有 ,矛盾。

所以假設不成立,即不存在這樣的連續雙射 。

令 ,我們知道 是從 到到的連續雙射。

假如存在從 到 的連續雙射 ,那麼 也是乙個連續雙射。

而在區間上的連續雙射必須是單調對映,具有保開(閉)的特性,開區間的像也必然是開區間,這和 是半開半閉區間矛盾。

所以假設不成立,不存在從 到 的連續雙射。

6樓:

我猜測比較短的做法是利用compactness的區別,因為 compact,開區間則non compact。但取決於你想用多少分析。證明單位圓的緊緻性取決於你們到底用了什麼定義,但不會很麻煩。

至於開區間不緊緻,隨便構造個數列就好。

更新:以上答案有問題,還是看zero的吧。逆函式不連續就不行。

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