在拓扑学中,同胚(homeomorphism、topological isomorphism、bi continuous function)是两个拓扑空间之间的双连续函数。同胚是拓扑空间范畴中的同构。1
概念在拓扑学中,同胚(homeomorphism、topological isomorphism、bi continuous function)是两个拓扑空间之间的双连续函数。同胚是拓扑空间范畴中的同构;也就是说,它们是保持给定空间的所有拓扑性质的映射。如果两个空间之间存在同胚,那么这两个空间就称为同胚的,从拓扑学的观点来看,两个空间是相同的。
大致地说,拓扑空间是一个几何物体,同胚就是把物体连续延展和弯曲,使其成为一个新的物体。因此,正方形和圆是同胚的,但球面和环面就不是。有一个笑话是说,拓扑学家不能区分咖啡杯和甜甜圈,这是因为一个足够柔软的甜甜圈可以捏成咖啡杯的形状。
在拓扑学中,两个流形,如果可以通过弯曲、延展、剪切(只要最终完全沿着当初剪开的缝隙再重新粘贴起来)等操作把其中一个变为另一个,则认为两者是同胚的。如:圆和正方形是同胚的,而球面和环面就不是同胚的。
定义两个拓扑空间{X,TX}和{Y,TY}之间的函数f:X→Y称为同胚,如果它具有下列性质:
f是双射(单射和满射);
f是连续的;
反函数f也是连续的(f是开映射)。
满足以上三个性质的函数有时称为双连续。自同胚就是从一个拓扑空间到它本身的同胚。同胚形成了所有拓扑空间的类上的等价关系。所得到的等价类称为同胚类。
例子R内的单位圆盘D和单位正方形是同胚的。2
开区间(−1, 1)与实直线R同胚。
积空间S× S与二维环面同胚。
每一个一致同构和等距同构都是同胚。
任何二维球面去掉一个点都与R中的所有点所组成的集合(二维平面)同胚。
设A为一个有单位的交换环,并设S为A的乘法子集。那么Spec与
同胚。
当时,
不与
同胚。
一个连续和双射但不是同胚的函数的例子,是把半开区间 [0,1)缠绕到圆上的映射。在这个情况中,逆映射虽然存在,但不是连续的。
性质同胚是拓扑空间范畴中的同构。因此,两个同胚的复合映射也是同胚,且所有自同胚X→X形成了一个群,称为X的自同胚群,通常记为Homeo(X)。2
两个同胚的空间具有相同的拓扑性质。例如,如果其中一个是紧空间,那么另外一个也是紧空间;如果其中一个是连通空间,那么另外一个也是连通空间,等等。然而,这不能推广到通过度量所定义的性质;如果两个度量空间是同胚的,那么仍然有可能其中一个是完备的,而另外一个不是。
同胚既是开映射又是闭映射,也就是说,它把开集映射到开集,把闭集映射到闭集。
每一个S1的自同胚都可以延伸到整个圆盘D2的自同胚。
参见局部同胚
微分同胚
一致同构(一致空间的同构)
等距同构(度量空间的同构)
同胚 (图论)(与图的剖分有密切联系)
同痕
映射类群
本词条内容贡献者为:
孙和军 - 副教授 - 南京理工大学