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距離の completeness(定義)/📐 Proposition X.4.3(4同値条件)

  • 距離の completeness(定義)/📐 Proposition X.4.3(4同値条件) #Card
    • 完備距離の定義と、フィルター・列を横断する4つの同値条件は。

距離 $d$ が complete :⟺ 各 fundamental フィルターが adherent($\operatorname{adh}_{t_d}\mathcal{F}\neq\emptyset$)。

Prop X.4.3(同値条件):

  1. $d$ が complete
  2. 各 fundamental フィルターが収束
  3. 各 Cauchy 列が収束
  4. 各 Cauchy 列が adherent

証明の環((4)⟹(1) が本質): fundamental $\mathcal{F}$ から縮小する $F_n\in\mathcal{F}$($\operatorname{diam}<2^{-n}$)を選び代表点 $x_n\in F_n$ を取ると Cauchy 列。(4) で adherent、cards/topology/cauchy-fundamental-filter(Lemma X.4.1)で列自体が収束、$(F_n)_n\leq\mathcal{F}$ を経由して $\mathcal{F}$ も収束。

「フィルターの完備性」と「列の完備性」が距離空間では完全に往復可能(一般の収束構造ではフィルターの方が真に強い言語)。