漫步數學分析八 集合邊界

2021-07-25 20:49:46 字數 1261 閱讀 3698

如果我們考慮r2

中的單位圓,那麼其邊界顯然就是圓。但是對於更加複雜的情況,例如有理數,它的邊界是什麼在直觀上就不明顯,因此我們需要精確的定義。定義

6 對於r2

中的集合

a ,邊界定義為集合 bd(

a)=cl

(a)∩

cl(rn

∖a)有時候用符號∂a

=bd(a

) 。

所以根據定理

3(ii)

,bd(a

) 是閉集。另外需要注意的是bd(

a)=bd

(rn∖

a)。根據定理5,我們可以推出如下描述的邊界。定理

6 令a⊂

rn,那麼x∈

bd(a)

當且僅當對每個

ε>0,

d(x,

ε)包含

a 與rn

∖a的點(這些點可能是

x 本身),如圖1所示。

圖1 原始的定義說明bd(

a)是a

與rn∖

a之間的邊界,這也就是定理6所說明的,因此定理6直觀上更加清晰。例1

: 令a=

,求bd(

a)。解:

bd(a)

=[0,

1]。因為對於任意

ε>0,

x∈[0

,1],

d(x,

ε)=(

x−ε,

x+ε)

包含有理數與無理數,也可以用原始定義來證明這個結論。這個例項說明如果a⊂

b ,不一定bd(

a)⊂bd

(b) (令

a 如上面所示,b是

r 中的[0

,1])

例2: 如果x∈

bd(a)

,x必須是聚點嗎?解:

答案為否。令a=

⊂r,那麼

a 沒有聚點,但是bd(

a)=0

。例3:

令s= ,求bd(

s)。解:

s 如圖2所示,很明顯bd(

s)有雙曲線x2

−y2=

1 組成。

圖2

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