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$\mathcal{P}$-fundamental filter と $\mathcal{P}$-completeness(Definition XXIII.1.1・XXIII.1.3)

  • $\mathcal{P}$-fundamental filter と $\mathcal{P}$-completeness(Definition XXIII.1.1・XXIII.1.3) #Card
    • 距離空間の Cauchy フィルター・完備性を、一般の収束空間で「集合の族の族 $\mathcal{P}$」を使ってどう抽象化するか。

$\xi$ を $X$ 上の収束、$\mathcal{P}$ を $X$ の部分集合族の集まりとする。

Definition XXIII.1.1(Fundamental filter): フィルター $\mathcal{F}$ が $\mathcal{P}$-fundamental(または $\mathcal{P}$-Cauchy):⟺ $\mathcal{F}\cap P\neq\emptyset$(各 $P\in\mathcal{P}$)。

例(Example XXIII.1.2): $(X,d)$ が距離空間、$P_\varepsilon:={B_d(x,\varepsilon):x\in X}$、$\mathcal{P}:={P_\varepsilon:\varepsilon>0}$ なら、$\mathcal{P}$-fundamental はまさに $d$-Cauchy フィルター($\inf_{F\in\mathcal{F}}\mathrm{diam},F=0$)。

Definition XXIII.1.3(Completeness): $\xi$ が $\mathcal{P}$-complete:⟺ 任意の $\mathcal{P}$-fundamental フィルターが $\xi$-adherent($\mathrm{adh}_\xi\mathcal{F}\neq\emptyset$)。

特殊ケース: $\mathcal{P}=\emptyset$(空の族)なら任意のフィルターが自動的に $\emptyset$-fundamental——$\xi$ が $\emptyset$-complete $\iff$ $\xi$ がコンパクト(Example XXIII.1.5)。すなわち completeness はコンパクト性の一般化。

$\mathcal{P}$ を精密化(refinement)で置き換える単調性(Lemma XXIII.1.6・Corollary XXIV.1.7)、イデアル化 $\mathcal{P}^{\cup\downarrow}$ でも同じ完備性になること(Proposition XXIII.1.9)などの基本操作が続く。

第XXIV章 cards/topology/thm-xxiv-7-2-countably-complete-regular-consonant(Theorem XXIV.7.2)が使う「可算完備性」(cards/topology/countably-complete-convergence)は、この $\mathcal{P}$-completeness の枠組みで $\mathcal{P}$ を可算個の cover 族に限定した特殊ケース。