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习题 1.27

为度量空间, 为映射. 求证: 为连续映射当且仅当任取 , 都有 .

解答

解答使用 DeepSeek v3.2 Speciale 生成

证明:


1. 若 连续,则对任意

任取 ,由于 是度量空间,存在序列 使得
的连续性得 。因为 ,所以 中序列的极限,故
因此


2. 若对任意 ,则 连续。

用反证法。假设 在某点 处不连续,则存在 ,使得对任意 ,总存在 满足

,可选取点列 ,使得

。由于 ,故 。由题设条件得 因此 属于 的闭包。在度量空间中,一点属于集合的闭包当且仅当存在该集合中的序列收敛于该点,所以存在 中的序列收敛于 。但 ,从而存在子列 收敛于 。然而由构造, 这与收敛性矛盾。因此假设不成立, 在每点都连续。


综上, 连续当且仅当对任意