Rn中的开闭集到真是两个不错的概念, 在R中,闭集上的连续函数有很多优良的性质,例如有界性等。但是开集就不同了,它俩的差距还是蛮大的,仅仅因为两个端点就破坏了原本美好而优良的一种结构。
而在Rn中,有两个特殊的空间:全空间Rn 和 空空间(本人的叫法,实际上就是空集= =),因为只有它们是Rn中即开又闭的。怎么证明呢? 若S是Rn中的集合,且S既开且闭,我们准备证明S为Rn或空集。 利用连通性可以给出一个一句话证明: 因S是闭集,所以那么Rn-S是开的。于是Rn=S并(Rn-S)是两个不相交的开集的并。根据Rn的连通性知S与Rn中至少有一为空集,故S=Rn或空集。
实际上,道路连通>连通>这个命题。。因此真证明起Rn的连通性,这种证法是比较复杂的。。
我给出另外一个证法。 首先我们证明S的边界是空集。因为S开,S内的点都是内点,所以S内无S的边界点。同理Rn-S内也无S的边界点,因此S的边界为空集。 如果S和Rn-S均非空,则存在x属于S,y属于Rn-S。设L是联结x和y的直线段,则L是有界闭集。设z是L的重点,则z属于S或z属于Rn-S。因而L有子直线段L1分别以S与Rn-S中的点为其端点,依次可构造由L的子直线段组成的有界非空闭集套,L L1 … Li … 其集合半径趋于0.且两端点分别为S和Rn-S中的点。根据闭集套定理,存在唯一的点p属于所有直线段。由边界点的定义可见p属于S的边界,与S的边界为空集相矛盾。证完。