Princip výběru - Selection principle

Ukázka principu výběru S1 (A, B)

V matematice, a princip výběru je pravidlo prosazující možnost získání matematicky významných objektů výběrem prvků z daných sekvencí množin. Teorie principy výběrustuduje tyto principy a jejich vztahy k jiným matematickým vlastnostem. Principy výběru popisují hlavně vlastnosti pokrývající, teoretické vlastnosti míry a kategorie a místní vlastnosti v topologických prostorech, zejména funkčních prostorech. Charakterizace matematické vlastnosti pomocí principu výběru je často netriviální úkol, který vede k novým poznatkům o charakterizované vlastnosti.

Hlavní principy výběru

V roce 1924 Karl Menger[1] představil následující základní vlastnost pro metrické prostory: Každý základ topologie obsahuje posloupnost sad s mizejícími průměry, která pokrývá prostor. Brzy poté, Witold Hurewicz[2] poznamenal, že Mengerova základní vlastnost je ekvivalentní následující selektivní vlastnosti: pro každou sekvenci otevřených obalů prostoru lze vybrat konečně mnoho otevřených sad z každého krytu v sekvenci, takže vybrané sady pokrývají prostor. krycí majetek Prostory Menger.

Hurewiczova formulace Mengerova majetku byla první důležitou topologickou vlastností popsanou principem výběru. Nechat a být třídami matematických objektů. V roce 1996 Marion Scheepers[3] představil následující výběrové hypotézy, zachycující velké množství klasických matematických vlastností:

  • : Pro každou sekvenci prvků z třídy , existují prvky takhle .
  • : Pro každou sekvenci prvků z třídy , existují konečné podmnožiny takhle .

V případě, že třídy a skládají se z krytů nějakého okolního prostoru, Scheepers také představil následující princip výběru.

  • : Pro každou sekvenci prvků z třídy , žádný obsahující konečný dílčí obal, existují konečné podmnožiny takhle .

Později, Boaz Tsaban identifikoval prevalenci následujícího souvisejícího principu:

  • : Každý člen třídy obsahuje člena třídy .

Takto definované pojmy jsou principy výběru. Vytvoření instance principu výběru zvážením konkrétních tříd a , dává výběrová (nebo: selektivní) vlastnost. Tyto terminologie se však v literatuře používají zaměnitelně.

Variace

Pro sadu a rodinu podskupin , hvězda v je sada .

V roce 1999 Ljubisa D.R. Kocinac představil následující principy výběru hvězd:[4]

  • : Pro každou sekvenci prvků z třídy , existují prvky takhle .
  • : Pro každou sekvenci prvků z třídy , existují konečné podmnožiny takhle .

Krycí vlastnosti

Krycí vlastnosti tvoří jádro teorie principů výběru. Vlastnosti výběru, které nepokrývají vlastnosti, se často studují pomocí implikací do a ze selektivních krycích vlastností souvisejících prostorů.

Nechat být topologický prostor. An otevřete kryt z je rodina otevřených souborů, jejichž spojením je celý prostor Z technických důvodů požadujeme také celý prostor není členem obálky. Třída otevřených krytů prostoru je označen . (Formálně, , ale obvykle prostor je pevně v pozadí.) Výše ​​uvedená vlastnost Menger je tedy . V roce 1942 Fritz Rothberger považoval Borelovu silnou míru nulových setů a zavedl topologickou variantu, která se později nazývala Rothbergerův prostor (také známý jako C prostor). V zápisu výběrů je Rothbergerova vlastnost vlastností .

Otevřený kryt z je bodový cofinite pokud má nekonečně mnoho prvků a každý bod patří ke všem kromě konečně mnoha sad . (Tento typ obálky zvažovali Gerlits a Nagy ve třetí položce určitého seznamu v jejich příspěvku. Seznam byl vyjmenován řeckými písmeny, a proto se tyto obálky často nazývají -obsahuje.) Třída bodově konečných otevřených obalů je označen . Topologický prostor je a Hurewiczův prostor pokud to vyhovuje .

Otevřený kryt z je -Pokrýt pokud každá konečná podmnožina je obsažen v některých členech . Třída - kryty je označen . Topologický prostor je a y-prostor pokud to vyhovuje .

Použitím hypotéz výběru hvězd získá člověk vlastnosti jako např hvězda-Menger (), hvězda-Rothberger () a hvězda-Hurewicz ().

Scheepersův diagram

K dispozici je 36 vlastností výběru formuláře , pro a . Některé z nich jsou triviální (podržet pro všechny mezery nebo selhat pro všechny mezery). Omezení pozornosti na Lindelöfovy prostory, diagram níže, známý jako Scheepers diagram,[3][5] představuje netriviální vlastnosti výběru výše uvedeného formuláře a každá netriviální vlastnost výběru je ekvivalentní jedné v diagramu. Šipky označují implikace.

Scheepersův diagram

Místní vlastnosti

Principy výběru také zachycují důležité nekrycí vlastnosti.

Nechat být topologickým prostorem a . Třída sad v prostoru které mají smysl v jejich uzavření je označeno . Třída se skládá z počitatelný prvky třídy . Třída sekvencí v které konvergují k je označen .

  • Prostor je Fréchet – Urysohn jen tehdy, pokud to vyhovuje pro všechny body .
  • Prostor je silně Fréchet – Urysohn jen tehdy, pokud to vyhovuje pro všechny body .
  • Prostor spočítatelná těsnost jen tehdy, pokud to vyhovuje pro všechny body .
  • Prostor spočítatelná těsnost ventilátoru jen tehdy, pokud to vyhovuje pro všechny body .
  • Prostor spočítatelná silná těsnost ventilátoru jen a jen pokud to vyhovuje pro všechny body .

Topologické hry

Mezi principy výběru a Topologické hry.

Hra Menger

Nechat být topologickým prostorem. Hra Menger hrál dál je hra pro dva hráče, Alice a Bob. Má směnu za každé přirozené číslo . Na směna, Alice zvolí otevřený obal z a Bob si vybere konečnou podmnožinu z . Pokud rodina je kryt prostoru , pak Bob vyhraje hru. Jinak Alice vyhrává.

A strategie pro hráče je funkce určující tah hráče, vzhledem k dřívějším tahům obou hráčů. Strategie hráče je a vítězná strategie pokud každou hru, kde se tento hráč drží této strategie, tento hráč vyhraje.

  • Topologický prostor je právě tehdy, pokud Alice nemá ve hře žádnou vítěznou strategii hrál na tomto prostoru.[2][3]
  • Nechat být metrický prostor. Bob má ve hře vítěznou strategii hrál na prostoru jen a jen v případě, že prostor je -kompaktní.[6][7]

Všimněte si, že mezi Lindelöfovými prostory je metrizovatelný ekvivalent regulárního a druhého počítatelného, ​​takže předchozí výsledek lze alternativně získat zvážením omezené informační strategie.[8] A Markov Strategie je taková, která využívá pouze poslední tah soupeře a aktuální číslo kola.

  • Nechat být obyčejný prostor. Bob má ve hře vítěznou markovskou strategii hrál na prostoru právě tehdy, když je prostor je -kompaktní.
  • Nechat být druhým započítatelným prostorem. Bob má ve hře vítěznou markovskou strategii hrál na prostoru právě když má vítěznou strategii dokonalých informací.

Podobným způsobem definujeme hry pro další principy výběru z daného Scheepersova diagramu. Ve všech těchto případech má topologický prostor vlastnost ze Scheepersova diagramu právě tehdy, pokud Alice nemá v příslušné hře žádnou výherní strategii.[9] Ale to obecně neplatí; Francis Jordan předvedl prostor, kde má Alice vítěznou strategii , ale princip výběru selže.[10]

Příklady a vlastnosti

  • Každý vesmír je a Lindelöfův prostor.
  • Každý σ-kompaktní prostor (spočetné spojení kompaktních prostorů) je .
  • .
  • .
  • Za předpokladu, že Hypotéza kontinua existují sady reálných čísel, které svědčí o tom, že výše uvedené důsledky nelze zvrátit.[5]
  • Každý Luzinova sada je ale ne .[11][12]
  • Každý Sierpiński set je Hurewicz.[13]

Podmnožiny skutečné linie (s indukovaným topologie podprostoru ) obsahující vlastnosti principu výběru, zejména Mengerův a Hurewiczův prostor, lze charakterizovat jejich spojitými obrazy v Baireův prostor . Pro funkce , psát si -li pro všechny ale konečně mnoho přirozených čísel . Nechat být podmnožinou . Sada je ohraničený pokud existuje funkce takhle pro všechny funkce . Sada je dominující pokud pro každou funkci existuje funkce takhle .

  • Podmnožina skutečné linie je právě tehdy, když každý spojitý obraz tohoto prostoru do prostoru Baire nedominuje.[14]
  • Podmnožina skutečné linie je právě tehdy, když je každý souvislý obraz tohoto prostoru do prostoru Baire ohraničen.[14]

Propojení s dalšími poli

Obecná topologie

  • Každý vesmír je a D-prostor.[15]

Nechat P být vlastností prostorů. Prostor je produktivně P pokud pro každý prostor s majetkem P, produktový prostor má majetek P.

  • Každý oddělitelný produktivně paracompact vesmír je .
  • Za předpokladu, že Hypotéza kontinua, každý produktivní prostor Lindelöf je produktivní [16]
  • Nechat být podmnožina skutečné linie a být hubený podmnožina skutečné linie. Pak sada je hubený.[17]

Teorie měření

Funkční prostory

Nechat být Tychonoffův prostor, a být prostorem spojitých funkcí s bodová konvergence topologie.

Viz také

Reference

  1. ^ Menger, Karl (1924). Einige Überdeckungssätze der punktmengenlehre. Sitzungsberichte der Wiener Akademie. 133. str. 421–444. doi:10.1007/978-3-7091-6110-4_14. ISBN  978-3-7091-7282-7.
  2. ^ A b Hurewicz, Witold (1926). „Über eine verallgemeinerung des Borelschen Theorems“. Mathematische Zeitschrift. 24 (1): 401–421. doi:10.1007 / bf01216792.
  3. ^ A b C Scheepers, Marion (1996). „Kombinatorika otevřených obalů I: Ramseyova teorie“. Topologie a její aplikace. 69: 31–62. doi:10.1016/0166-8641(95)00067-4.
  4. ^ Kocinac, Ljubisa D. R. (2015). „Principy výběru hvězd: průzkum“. Khayyam Journal of Mathematics. 1: 82–106.
  5. ^ A b C Jen, Winfried; Miller, Arnold; Scheepers, Marion; Szeptycki, Paul (1996). "Kombinatorika otevřených obalů II". Topologie a její aplikace. 73 (3): 241–266. arXiv:matematika / 9509211. doi:10.1016 / S0166-8641 (96) 00075-2.
  6. ^ Scheepers, Marion (01.01.1995). „Přímý důkaz Telgárského věty“. Proceedings of the American Mathematical Society. 123 (11): 3483–3485. doi:10.1090 / S0002-9939-1995-1273523-1. ISSN  0002-9939.
  7. ^ Telgársky, Rastislav (01.06.1984). „On games of Topsoe“. Mathematica Scandinavica. 54: 170–176. doi:10,7146 / math.scand.a-12050. ISSN  1903-1807.
  8. ^ Steven, Clontz (31. 7. 2017). „Aplikace omezených informačních strategií ve hře Menger“. Komentáře Mathematicae Universitatis Carolinae. Univerzita Karlova v Praze, Karolinum Press. 58 (2): 225–239. doi:10.14712/1213-7243.2015.201. ISSN  0010-2628.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  9. ^ Pawlikowski, Janusz (1994). „Neurčené sady point-open her“. Fundamenta Mathematicae. 144 (3): 279–285. ISSN  0016-2736.
  10. ^ Jordan, Francis (2020). "O nestabilitě topologické hry související s konsonancí". Topologie a její aplikace. Elsevier BV. 271: 106990. doi:10.1016 / j.topol.2019.106990. ISSN  0166-8641.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  11. ^ A b Rothberger, Fritz (1938). „Eine Verschärfung der Eigenschaft C“. Fundamenta Mathematicae. 30: 50–55. doi:10,4064 / fm-30-1-50-55.
  12. ^ Hurewicz, Witold (1927). „Über Folgen stetiger Funktionen“. Fundamenta Mathematicae. 9: 193–210. doi:10,4064 / fm-9-1-193-210.
  13. ^ Fremlin, David; Miller, Arnold (1988). „K některým vlastnostem Hurewicze, Mengera a Rothbergera“ (PDF). Fundamenta Mathematicae. 129: 17–33. doi:10,4064 / fm-129-1-17-33.
  14. ^ A b Recław, Ireneusz (1994). „Každá Lusinova sada není ve hře point-open určena.“. Fundamenta Mathematicae. 144: 43–54. doi:10,4064 / fm-144-1-43-54.
  15. ^ Aurichi, Leandro (2010). „D-Spaces, topologické hry a zásady výběru“ (PDF). Sborník topologie. 36: 107–122.
  16. ^ Szewczak, Piotr; Tsaban, Boaz (2016). "Produkt prostorů Menger, II: obecné prostory". arXiv:1607.01687 [matematika. GN ].
  17. ^ Galvin, Fred; Miller, Arnold (1984). "-sady a další singulární množiny reálných čísel ". Topologie a její aplikace. 17 (2): 145–155. doi:10.1016/0166-8641(84)90038-5.
  18. ^ Gerlits, J .; Nagy, Zs. (1982). "Některé vlastnosti „Já“. Topologie a její aplikace. 14 (2): 151–161. doi:10.1016/0166-8641(82)90065-7.
  19. ^ Sakai, Masami (1988). "Vlastnictví a funkční prostory ". Proceedings of the American Mathematical Society. 104 (9): 917–919. doi:10.1090 / S0002-9939-97-03897-5.
  20. ^ Arhangel'skii, Alexander (1986). "Hurewiczovy prostory, analytické množiny a vějířovost prostorů funkcí". Sovětská matematika. Dokl. 2: 396–399.