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@ -62,16 +62,16 @@ Auch gibt es Mengen, die sowohl abgeschlossen als auch offen sind.
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\begin{definition}%
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Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum und $M \subseteq X$ eine Teilmenge.
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\begin{enumerate}[label=\alph*)]
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\begin{defenum}
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||||
\item $\displaystyle M^\circ := \Set{x \in M | M \text{ ist Umgebung von } x} = \bigcup_{\overset{U \subseteq M} {U \in \fT}} U $ heißt \textbf{Inneres} oder \textbf{ offener Kern} von $M$. \xindex{Inneres} \xindex{Kern!offener}
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||||
\item $\displaystyle \overline{M} := \bigcap_{\mathclap{\overset{M \subseteq A}{A \text{ abgeschlossen}}}} A$ heißt \textbf{abgeschlossene Hülle} oder \textbf{Abschluss} von $M$. \xindex{Abschluss}
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\item $\partial M := \overline{M} \setminus M^\circ$ heißt \textbf{Rand} von $M$. \xindex{Rand}
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\item $M$ heißt \textbf{dicht} in $X$, wenn $\overline{M} = X$ ist. \xindex{dicht}
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\end{enumerate}
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\end{defenum}
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\end{definition}
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\begin{beispiel}
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\begin{enumerate}[label=\arabic*)]
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\begin{bspenum}
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\item Sei $X = \mdr$ mit euklidischer Topologie und
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$M = \mdq$. Dann gilt: $\overline{M} = \mdr$ und
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$M^\circ = \emptyset$
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@ -79,19 +79,19 @@ Auch gibt es Mengen, die sowohl abgeschlossen als auch offen sind.
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$\overline{M} = [a,b]$
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\item Sei $X = \mdr, \fT = \fT_Z$ und $M = (a,b)$. Dann gilt:
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$\overline{M} = \mdr$
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\end{enumerate}
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\end{bspenum}
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\end{beispiel}
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\begin{definition}\xindex{Basis}\xindex{Subbasis}%
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Sei $(X, \fT)$ ein topologischer Raum.
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\begin{enumerate}[label=\alph*)]
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\begin{defenum}
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||||
\item $\fB \subseteq \fT$ heißt \textbf{Basis} der Topologie $\fT$,
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||||
wenn jedes $U \in \fT$ Vereinigung von Elementen aus $\fB$
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ist.
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\item $\calS \subseteq \fT$ heißt \textbf{Subbasis} der Topologie $\fT$, wenn jedes
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$U \in \fT$ Vereinigung von endlichen Durchschnitten
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von Elementen aus $\calS$ ist.
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\end{enumerate}
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\end{defenum}
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\end{definition}
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\begin{beispiel}
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@ -153,14 +153,14 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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\end{figure}
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\begin{beispiel}[Produkttopologien]
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\begin{enumerate}[label=\arabic*)]
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\begin{bspenum}
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\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit euklidischer Topologie.\\
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$\Rightarrow$ Die Produkttopologie auf $\mdr \times \mdr = \mdr^2$
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stimmt mit der euklidischen Topologie auf $\mdr^2$ überein.
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\item $X_1 = X_2 = \mdr$ mit Zariski-Topologie.
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||||
$\fT$ Produkttopologie auf $\mdr^2$: $U_1 \times U_2$\\
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(Siehe \cref{fig:zariski-topologie})
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\end{enumerate}
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\end{bspenum}
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\begin{figure}[htp]
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\centering
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@ -297,10 +297,10 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Hausdorff-Räumen]
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||||
Seien $X, X_1, X_2$ Hausdorff-Räume.
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\begin{enumerate}[label=\alph*)]
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\begin{bemenum}
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||||
\item Jeder Teilraum von $X$ ist hausdorffsch.
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||||
\item $X_1 \times X_2$ ist hausdorffsch.
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||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bemenum}
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||||
\begin{figure}[htp]
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||||
\centering
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||||
\input{figures/topology-metric-hausdorff}
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||||
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@ -392,7 +392,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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|||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{beispiel}[Stetige Abbildungen und Homöomorphismen]
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||||
\begin{enumerate}[label=\arabic*)]
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\begin{bspenum}
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||||
\item Für jeden topologischen Raum $X$ gilt: $\id_X : X \rightarrow X$
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ist Homöomorphismus.
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||||
\item Ist $Y$ trivialer topologischer Raum, d.~h. $\fT = \fT_\text{triv}$,
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@ -410,7 +410,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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\end{figure}
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||||
Die Umkehrabbildung $g$ ist nicht stetig, da $g^{-1}(U)$
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nicht offen ist (vgl. \cref{fig:nicht-stetige-umkehrabbildung}).
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||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bspenum}
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||||
\end{beispiel}
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||||
\begin{bemerkung}[Verkettungen stetiger Abbildungen sind stetig]
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@ -436,7 +436,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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|||
\end{beweis}
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||||
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||||
\begin{bemerkung}
|
||||
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
||||
\begin{bemenum}
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||||
\item \xindex{Homöomorphismengruppe}Für jeden topologischen Raum ist
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||||
\[\Homoo(X) := \Set{f: X \rightarrow X | f \text{ ist Homöomorphismus}}\]
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||||
eine Gruppe.
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@ -445,7 +445,7 @@ Die Teilraumtopologie wird auch \textit{Spurtopologie} oder
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|||
\item \xindex{Isometriegruppe}$\Iso(X) := \Set{f:X \rightarrow X | f \text{ ist Isometrie}}$ ist
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||||
eine Untergruppe von $\Homoo(X)$ für jeden
|
||||
metrischen Raum $X$.
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||||
\end{enumerate}
|
||||
\end{bemenum}
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||||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{bemerkung}[Projektionen sind stetig]
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||||
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@ -540,7 +540,7 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
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|||
%\end{beispiel}
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||||
\begin{beispiel}[Zusammenhang von Räumen]
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||||
\begin{enumerate}[label=\arabic*)]
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||||
\begin{bspenum}
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||||
\item $\mdr^n$ ist mit der euklidischen Topologie zusammenhängend,
|
||||
denn:
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@ -561,7 +561,7 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
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|||
\item $\Set{x}$ ist zusammenhängend für jedes $x \in X$,
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||||
wobei $X$ ein topologischer Raum ist.
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||||
\item $\mdr$ mit Zariski-Topologie ist zusammenhängend.\xindex{Topologie!Zariski}
|
||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bspenum}
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||||
\end{beispiel}
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||||
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||||
\begin{bemerkung}\label{zusammenhangAbschluss}
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||||
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@ -615,12 +615,12 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
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|||
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||||
\begin{bemerkung}
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||||
Sei $X$ ein topologischer Raum. Dann gilt:
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||||
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
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||||
\begin{bemenum}
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||||
\item $Z(X)$ ist die größte zusammenhängende Teilmenge von $X$,
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||||
die $x$ enthält.
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||||
\item $Z(X)$ ist abgeschlossen.
|
||||
\item $X$ ist disjunkte Vereinigung von Zusammenhangskomponenten.
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||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bemenum}
|
||||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{beweis}\leavevmode
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||||
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@ -680,7 +680,8 @@ sodass $\pi$ stetig wird.
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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||||
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossen01IstKompakt}
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||||
$I = [0, 1]$ ist kompakt bezüglich der euklidischen Topologie.
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||||
Das Einheitsintervall $I := [0,1]$ ist kompakt bezüglich der
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||||
euklidischen Topologie.
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||||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{beweis}
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||||
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@ -714,13 +715,13 @@ $\qed$
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|||
\end{beweis}
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||||
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||||
\begin{beispiel}[Kompakte Räume]
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||||
\begin{enumerate}[label=\arabic*)]
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||||
\begin{bspenum}
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||||
\item $\mdr$ ist nicht kompakt.
|
||||
\item $(0,1)$ ist nicht kompakt.\\
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||||
$U_n = (\nicefrac{1}{n}, 1-\nicefrac{1}{n}) \Rightarrow \bigcup_{n \in \mdn} U_n = (0,1)$
|
||||
\item $\mdr$ mit der Zariski-Topologie ist kompakt und jede
|
||||
Teilmenge von $\mdr$ ist es auch.\xindex{Topologie!Zariski}
|
||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bspenum}
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||||
\end{beispiel}
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||||
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||||
\begin{bemerkung}\label{abgeschlossenInKomaktIstKompakt}
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||||
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@ -856,12 +857,12 @@ $\qed$
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|||
\section{Wege und Knoten}\index{Knoten|(}
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||||
\begin{definition}\xindex{Weg}\xindex{Weg!geschlossener}\xindex{Weg!einfacher}%
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||||
Sei $X$ ein topologischer Raum.
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||||
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
|
||||
\begin{defenum}
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||||
\item Ein \textbf{Weg} in $X$ ist eine stetige Abbildung $\gamma:[0,1] \rightarrow X$.
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||||
\item $\gamma$ heißt \textbf{geschlossen}, wenn $\gamma(1) = \gamma(0)$ gilt.
|
||||
\item $\gamma$ heißt \textbf{einfach}, wenn $\gamma|_{[0,1)}$
|
||||
injektiv ist.
|
||||
\end{enumerate}
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||||
\end{defenum}
|
||||
\end{definition}
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||||
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||||
\begin{beispiel}
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||||
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@ -879,14 +880,14 @@ $\qed$
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|||
\begin{bemerkung}\label{kor:wegzusammehang-impliziert-zusammenhang}
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||||
Sei $X$ ein topologischer Raum.
|
||||
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||||
\begin{enumerate}[label=(\roman*)]
|
||||
\begin{bemenum}
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||||
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\Rightarrow X$ ist zusammenhängend
|
||||
\item $X$ ist wegzusammenhängend $\not\Leftarrow X$ ist zusammenhängend
|
||||
\end{enumerate}
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||||
\end{bemenum}
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||||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{beweis}\leavevmode
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||||
\begin{enumerate}[label=(\roman*)]
|
||||
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
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||||
\item Sei $X$ ein wegzusammenhängender topologischer Raum, $A_1, A_2$
|
||||
nichtleere, disjunkte, abgeschlossene Teilmengen von $X$ mit
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||||
$A_1 \cup A_2 = X$. Sei $x \in A_1, y \in A_2, \gamma:[0,1] \rightarrow X$
|
||||
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@ -944,7 +945,7 @@ $\qed$
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|||
\begin{definition}\xindex{Jordankurve}\xindex{Jordankurve!geschlossene}%
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||||
Sei $X$ ein topologischer Raum. Eine (geschlossene)
|
||||
\textbf{Jordankurve} in $X$ ist ein Homöomorphismus
|
||||
$\gamma: [0, 1] \rightarrow C \subseteq X$
|
||||
$\gamma: [0,1] \rightarrow C \subseteq X$
|
||||
($\gamma: S^1 \rightarrow C \subseteq X$)
|
||||
\end{definition}
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||||
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||||
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|
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@ -20,13 +20,13 @@
|
|||
|
||||
\begin{definition}%
|
||||
Sei $X$ ein topologischer Raum, $a, b \in X$,
|
||||
$\gamma_1, \gamma_2: [0,1] \rightarrow X$ Wege von $a$ nach $b$,
|
||||
$\gamma_1, \gamma_2: I \rightarrow X$ Wege von $a$ nach $b$,
|
||||
d.~h. $\gamma_1(0) = \gamma_2(0) = a$, $\gamma_1(1) = \gamma_2(1) = b$
|
||||
|
||||
$\gamma_1$ und $\gamma_2$ heißen \textbf{homotop}\xindex{Weg!homotope},
|
||||
wenn es eine stetige Abbildung $H : I \times I \rightarrow X$ mit
|
||||
\begin{align*}
|
||||
H(t,0) &= \gamma_1(t)\;\forall t \in [0,1] =: I\\
|
||||
H(t,0) &= \gamma_1(t)\;\forall t \in I\\
|
||||
H(t,1) &= \gamma_2(t)\;\forall t \in I
|
||||
\end{align*}
|
||||
und $H(0,s) = a$ und $H(1,s) = b$ für alle $s \in I$ gibt.
|
||||
|
@ -54,8 +54,8 @@
|
|||
\end{beweis}
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||||
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||||
\begin{bemerkung}
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||||
\enquote{Homotop} ist eine Äquivalenzrelation auf der Menge aller
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||||
Wege in $X$ von $a$ nach $b$.
|
||||
Durch Homotopie wird eine Äquivalenzrelation auf der Menge aller
|
||||
Wege in $X$ von $a$ nach $b$ definiert.
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||||
\end{bemerkung}
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||||
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||||
\begin{beweis}\leavevmode
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||||
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@ -234,7 +234,7 @@ Für einen Weg $\gamma$ sei $[\gamma]$ seine \textbf{Homotopieklasse}\xindex{Hom
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|||
\item Assoziativität folgt aus \cref{kor:assoziativitaet-von-zusammensetzen-von-wegen}
|
||||
\item Neutrales Element $e = [\gamma_0], \gamma_0(t) = x \;\;\; \forall t \in I$.
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||||
$e * [\gamma] = [\gamma] = [\gamma] * e$, da $\gamma_0 * \gamma \sim \gamma$
|
||||
\item Inverses Element $[\gamma]^{-1} = [\overline{\gamma}] = [\gamma(1-t)]$,
|
||||
\item \xindex{Weg!inverser} Inverses Element $[\gamma]^{-1} = [\overline{\gamma}] = [\gamma(1-t)]$,
|
||||
denn $\overline{\gamma} * \gamma \sim \gamma_0 \sim \gamma * \overline{\gamma}$
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
\end{beweis}
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||||
|
@ -348,10 +348,10 @@ Wenn $\pi_1(X,x) = \Set{e}$ für ein $x \in X$ gilt, dann wegen
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|||
\begin{bspenum}
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||||
\item $f:S^1 \hookrightarrow \mdr^2$ ist injektiv, aber
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||||
$f_*:\pi_1(S^1, 1) \cong \mdz \rightarrow \pi_1(\mdr^2, 1) = \Set{e}$
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||||
ist nicht injektiv
|
||||
ist nicht injektiv.
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||||
\item $f: \mdr \rightarrow S^1, t \mapsto (\cos 2 \pi t, \sin 2 \pi t)$
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||||
ist surjektiv, aber $f_*: \pi_1(\mdr, 0) = \Set{e} \rightarrow \pi_1(S^2, 1) \cong \mdz$
|
||||
ist nicht surjektiv
|
||||
ist nicht surjektiv.
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||||
\end{bspenum}
|
||||
\end{beispiel}
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||||
|
||||
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@ -708,7 +708,7 @@ $p|V_j: V_j \rightarrow U$ Homöomorphismus.
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|||
Sei $H: I \times I \rightarrow X$ Homotopie zwischen $\gamma_1$
|
||||
und $\gamma_2$.
|
||||
|
||||
Für $s \in [0,1]$ sei $\gamma_s: I \rightarrow X$, $t \mapsto H(t,s)$.
|
||||
Für $s \in I$ sei $\gamma_s: I \rightarrow X$, $t \mapsto H(t,s)$.
|
||||
|
||||
Sei $\tilde{\gamma_s}$ Lift von $\gamma_s$ mit $\tilde{\gamma_s}(0) = \tilde{a}$
|
||||
|
||||
|
|
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@ -13,3 +13,4 @@ Konventionen
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|||
* Für das Innere einer Menge wurde $M^\circ$ anstelle von $\overset{\circ}{M}$ verwendet,
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||||
da es so besser in eine Zeile passt und meiner Meinung nach einfacher zu lesen ist.
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||||
* Zahlen werden als Zahlen geschrieben (also: "4 Zusammenhangskomponenten" und nicht "vier Zusammenhangskomponenten")
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||||
* Die benutzten Symbole sollten ISO 80000-2 entsprechen.
|
||||
|
|
|
@ -65,6 +65,7 @@ $\Delta^k\;\;\;$ Standard-Simplex\\
|
|||
$X \# Y\;\;\;$ Verklebung von $X$ und $Y$\\
|
||||
$\gamma_1 * \gamma_2\;\;\;$ Zusammenhängen von Wegen\\
|
||||
$\gamma_1 \sim \gamma_2\;\;\;$ Homotopie von Wegen\\
|
||||
$\overline{\gamma}(x) = \gamma(1-x)\;\;\;$ Inverser Weg
|
||||
$d_n\;\;\;$ Lineare Abbildung aus \cref{kor:9.11}\\
|
||||
$A \cong B\;\;\;$ $A$ ist isometrisch zu $B$
|
||||
\onecolumn
|
||||
|
|
|
@ -4,5 +4,6 @@
|
|||
\node (b)[point,label=0:$b$] at (3, 0) {};
|
||||
\draw [rounded corners,->, thick, red] (a) .. controls (0.5,2) .. (2,1) .. controls (2,0.5) .. (a);
|
||||
\draw [rounded corners,->, thick, blue] (a) .. controls (1,-1) .. (2,-0.5) .. controls (2.2,-1) .. (b);
|
||||
\node at (1,1.2) [red] {$\gamma$};
|
||||
\node at (1,1.2) [red] {$\gamma$};
|
||||
\node at (2.25,-0.6) [blue] {$\delta$};
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
|
|
@ -10,6 +10,7 @@
|
|||
\node (b)[point,label=0:$b$] at (3, 0) {};
|
||||
\draw [rounded corners,->, thick, red] (a) .. controls (0.5,2) .. (2,1) .. controls (2,0.5) .. (a);
|
||||
\draw [rounded corners,->, thick, blue] (a) .. controls (1,-1) .. (2,-0.5) .. controls (2.2,-1) .. (b);
|
||||
\node at (1,1.2) [red] {$\gamma$};
|
||||
\node at (1,1.2) [red] {$\gamma$};
|
||||
\node at (2.25,-0.6) [blue] {$\delta$};
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\end{document}
|
||||
|
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