Приведенные ниже утверждения возникли под влиянием результатов работ и
.
Определение всех используемых понятий можно найти в работах. Компакт – компактное хаусдорфово пространство, не обязательно метризуемое. Все пространства предполагаются вполне регулярными. Через
обозначается топология пространства
. Всякое отображение
называется топологическим оператором.
Определение 1. Пусть . Топологический оператор
называется оператором продолжения топологии пространства
, если для любого открытого множества
выполняется
.
Определение 2. Пусть . Топологический оператор
продолжения топологии пространства
называется регулярным оператором, если выполняются условия:
1) ,
,
2) если , то
для любых
.
Определение 3. Вложение называется регулярным, если существует регулярный оператор
продолжения топологии пространства
.
Напомним, что функция называется полунепрерывной снизу, если для любого
множество
является открытым подмножеством пространства
. Далее
- множество полунепрерывных снизу функций на пространстве
,
- множество непрерывных функций на пространстве
,
- множество неотрицательных полунепрерывных снизу функций на пространстве
,
- множество неотрицательных непрерывных функций на пространстве,
- функция, определенная на множестве
, тождественно равная
на
.
Пусть - совокупность всех функций на множестве
,
и
. Всякое отображение
называется функциональным оператором.
Определение 4. Если и для любой функции
выполняется
, то функциональный оператор
называется оператором продолжения функций.
Далее - суперрасширение пространства
.
Система замкнутых подмножеств топологического пространства
называется сцепленной, если любые два элемента системы
пересекаются. Всякая сцепленная система замкнутых подмножеств содержится в некоторой максимальной сцепленной системе. Суперрасширением пространства
называется множество
максимальных сцепленных систем замкнутых подмножеств
, наделенное волмэновской топологией, т. е. замкнутую предбазу в
образуют множества вида
, где
замкнуто в
.
Теорема 1. Для всякого компакта существует функциональный оператор продолжения функций
, удовлетворяющий условиям:
1) ,
2) для любых
,
3) для любых
,
4) для любых
, таких, что выполняется
.
Доказательство. В основу построения оператора положим несколько видоизмененную идею, изложенную в работе
(теорема 3.). Для всякой функции
и каждого замкнутого подмножества
положим
. Пусть
и
. Ясно, что система замкнутых подмножеств
является сцепленной и, следовательно, центрированной, причем
- отрезок. Положим
и покажем, что
. Допустим, что
и зафиксируем произвольный элемент
такой, что
. Так как выполняется
, то или
, или
- противоречие. Положим
для каждой функции
и всякого
. Докажем непрерывность функции
для каждой функции
. Пусть
и
- произвольная окрестность элемента
. Так как семейство
является центрированным, то найдется набор
такой, что
. Выберем интервалы
прямой
, удовлетворяющие условиям
, где
и
. Далее для каждого
положим
. Нетрудно заметить, что для любого элемента
такого, что для каждого
существует
такое, что
, выполняется
. Итак, непрерывность функции
для каждой функции
доказана. Таким образом, построен оператор продолжений функций
.
Покажем, что выполняются условия 1) – 4) теоремы 1.
Очевидно, выполнение условия 1).
Покажем, что выполняется условие 2) теоремы 1, то есть, что справедливо неравенство для любых
.
Пусть ,
и
такие, что выполняются условия
,
и
. Таким образом выполняется равенство
. Очевидно, что выполняются следующие неравенства
и
. Если
, то имеем
, если
, то
. Следовательно, выполняется хотя бы одно из неравенств
.gif)
или

Таким образом, для любого выполняется хотя бы одно из неравенств
.gif)
или
.gif)
и, следовательно, выполняться хотя бы одно из неравенств

или
.gif)
Учитывая определение оператора получаем, что выполняется хотя бы одно из неравенств
.gif)
или

Таким образом, для любого , выполняется
.gif)
Итак, неравенство доказано.
Покажем, что выполняется условие 3) теоремы 1, то есть, что выполняется неравенство для любых
.
Пусть ,
и
такие, что
,
и
. Ясно, что
. Очевидно, что
и
. Заметим, что нетрудно проверить выполнение условий
и
. Отсюда следует, что справедливо неравенство
, то есть справедливо неравенство
.gif)
Таким образом,

для каждого . Это означает, что
и, следовательно,

и
.gif)
для каждого .
Отсюда получаем
.gif)
и

и, следовательно,
.gif)
Последнее означает, что выполняется неравенство для любых
.
Докажем выполнение условия 4) теоремы 1. Пусть и выполняется условие
. Покажем, что
. Положим
и
. Так как
, то
. Допустим, что для некоторого
выполняется
. Тогда существует
такое, что
. Так как для любого
выполняется условие
, то
, то есть
. Теорема доказана.
Определение 5. Пусть . Функциональный оператор продолжения функций
, удовлетворяющий условиям:
1) ,
2) для любых
, таких, что
называется регулярным.
Теорема 2. Пусть и
- компакты,
и существует регулярный оператор продолжения функций
. Тогда вложение
в
является регулярным.
Доказательство. Определим топологический оператор правилом:
.gif)
для каждого открытого множества . Покажем, что топологический оператор
является регулярным оператором. Проверка выполнения условия 1) определения 2 осуществляется тривиальным образом. Пусть
, причем
. Допустим, что
. Тогда существуют
такие, что выполняются условия
,
и выполняется условие
. Рассмотрим произвольный элемент x такой, что
. Ясно, что
. Так как
, то приходим к противоречию. Теорема доказана.
Теорема 3. Для компакта следующие условия эквивалентны:
1) компакт является каппа-метризуемым пространством;
2) для любого (некоторого) вложения в тихоновский куб
существует регулярным функциональный оператор продолжения функций
.
Доказательство. Докажем импликацию . Рассмотрим произвольное вложение
. В силу теоремы 1 существует регулярный оператор продолжения функций
. Так как
является пространством Дугунджи, то существует
-регулярный функциональный оператор продолжения функций
. Оператор
является искомым.
Докажем импликацию . Пусть
и
- регулярный оператор продолжения функций. В силу теоремы 2 вложение
в
является регулярным. Остается сослаться на результаты работ
. Теорема доказана.
Определение 6. Пусть . Топологический оператор
продолжения топологии пространства
называется
-регулярным оператором, если отображение
удовлетворяет условиям:
1) ,
,
2) если , то
для любых
,
3) если , то
для любых
.
Теорема 4. Пусть - компакты,
и пусть существует функциональный оператор продолжения функций
, удовлетворяющий условиям:
1) ,
2) для любых
,
3) для любых
,
4) для любых
, таких, что выполняется
.
Тогда существует -регулярный оператор
продолжения топологии пространства
.
Доказательство. Определим топологический оператор правилом:
.gif)
для каждого открытого множества . Покажем, что топологический оператор
является
-регулярным оператором.
Выполнение условия 1) определения 4 следует из того, что ,
.
Пусть . Допустим, что
и пусть
. Тогда найдутся функции
такие, что
и выполняется условие
. Ясно, что выполняется
. Так
, то
- противоречие.
Покажем, что если , то
для любых
,
Положим ,
. Ясно, что
. Выберем функции
и
такие, что
,
, причем выполняется условие
. Покажем, что
. Допустим противное, то есть, что существует
. Тогда
. Положим
. По построению, для любого
выполняется
. Пусть
. Ясно, что
. Тогда, очевидно, выполняются следующие условия
и
. Так как выполняется
, то
. Последнее означает, что для любого элемента
выполняется
, то есть выполняется неравенство
для любого
- противоречие. Теорема доказана.
Определение 7. Пусть . Топологический оператор
продолжения топологии пространства
называется
-регулярным оператором (
- натуральное число, отличное от нуля), если отображение
удовлетворяет условиям:
1) ,
,
2) если , то
для любых
,
3) для любого покрытия ,
пространства
открытыми множествами,
является покрытием пространства
.
Определение 8. Пусть . Функциональный оператор продолжения функций
, удовлетворяющий условиям:
1) ,
2) для любых функций
таких, что
,
4) для любых
, таких, что выполняется
называется -регулярным.
Справедливо следующее утверждение .
Теорема 5. Для компакта следующие условия эквивалентны:
является абсолютным ретрактом (в классе компактов);
всякое (некоторое) вложение в тихоновский куб
является 3-регулярным.
Теорема 6. Пусть - компакт и
. Следующие условия равносильны:
компакт является ретрактом
,
существует -регулярным функциональный оператор продолжения функций
.
Доказательство. Доказательство импликации тривиально.
Докажем импликацию . Пусть
-
-регулярный функциональный оператор продолжения функций
. Покажем, что существует 3-регулярный оператор
продолжения топологии пространства
. Также как и при доказательстве теоремы 4 оператор
определим правилом
.gif)
для каждого открытого множества . Покажем, что топологический оператор
является
-регулярным оператором.
Выполнение условия 1) определения 7 следует из того, что ,
.
Пусть . Допустим, что
и пусть
. Тогда найдутся функции
такие, что
и выполняется
. Ясно, что
. Так
, то
- противоречие.
Покажем, что для любого покрытия , пространства
открытыми множествами,
является покрытием пространства
. Положим
,
,
. Ясно, что
. Выберем функции
таким образом, что
.gif)
.gif)
.gif)
причем выполняется условие . Покажем, что выполняется равенство
. Если существует точка
.gif)
то , и, следовательно, выполняется равенство
. Последнее противоречит тому, что
. Завершение доказательства данной теоремы достигается посредством использования рассуждений, приведенных при доказательстве теоремы 1 из работы
. Теорема доказана.
Из теоремы 6 вытекает
Теорема 7. Для компакта следующие условия эквивалентны:
является абсолютным ретрактом (в классе компактов);
для всякого (некоторого) вложения в тихоновский куб
существует 3-регулярный функциональный оператор
продолжения функций пространства
.
Библиографический список
- Шапиро Л. Б. Об операторах продолжения функции и нормальных функторах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем., мех. 1992. № 1. С. 35–42.
- Вълов В.М. Экстендеры и -метризуемые компакты // Матем. Заметки. 2011. Т. 89. Вып. 3. С. 331-341.
- Пелчинский А. Линейные продолжения, линейные усреднения и их применения. М.: Мир, 1970. 144 с.
- Широков Л.В. О AE(n)-бикомпактах // Известия Российской академии наук. Серия математическая. 1992. Т. 56. № 6. С. 1316-1327.
- Широков Л.В. Внешняя характеристика пространств Дугунджи и -метризуемых бикомпактов // Доклады Академии наук СССР. 1982. Т. 263. № 5. С.1073-1077.
- de Groot J. Superextension and supercompactness. //In: Proc. I Intern. Symp. On extension theory of topological structures and its applications. Berlin: VEB Deutsher Verlag Wiss. 1969. S. 89-90.
- Трухманов В.Б. Об одном подклассе класса абелевых групп без кручения ранга 2 // Тенденции и перспективы развития математического образования: Материалы XXXIII Международного научного семинара преподавателей математики и информатики университетов и педагогических вузов, посвященного 100‑летию ВятГГУ. Киров. 2014. С. 283-285.
- Трухманов В.Б. О некоторых свойствах подпрямой суммы бесконечных циклических абелевых групп // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 10-1 (42). С. 15-19.
- Трухманов В.Б. О подгруппах прямой суммы бесконечных циклических абелевых групп // Исследования в области естественных наук. 2014. № 7(31). С.45-50.
- Трухманов В.Б. О некоторых специальных и р-специальных группах // Исследования в области естественных наук. 2014. № 6 (30). С. 5.
- Широков Л.В. Современные проблемы радиоэлектроники с позиций теории конформных отображений / Ямпурин Н.П., Широков Л.В., Садков В.Д., Потехин В.А. Монография / Арзамасский филиал ННГУ, АПИ филиал НГТУ. Арзамас: Изд-во Арзамасского филиала ННГУ, 2014. 209 с.
- Широков Л.В. Накрытия и их свойства // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 9-1 (41). С. 5-11.
- Широков Л.В. Класс пространств L и его свойства // Альманах современной науки и образования. 2014. № 8 (86). С. 181-183.
- Широков Л.В. О некоторых свойствах d-регулярных отображений // Альманах современной науки и образования. 2014. № 9 (87). С. 152-155.
- Широков Л.В. Функциональные операторы, ретракты и пространства Дугунджи // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 41-48.
- Shirokov L.V. On some forms of embeddings of topological spaces // Russian Mathematical Surveys. 1987. Т.42. № 2. 297-298.