题目
设 X = a, b,拓扑 mathcal(T) = X, phi, {a, b},则 X 的既开又闭的子集的个数为(A. 1B. 2C. 3D. 4
设 $X = \{a, b\}$,拓扑 $\mathcal{T} = \{X, \phi, \{a\}, \{b\}\}$,则 $X$ 的既开又闭的子集的个数为(
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
题目解答
答案
D. 4
解析
本题考查拓扑空间中既开又闭子集的概念。解题思路是先明确既开又闭子集的定义,即该子集既是拓扑中的元素(开集),其补集也是拓扑中的元素(闭集),然后依次分析拓扑 $\mathcal{T}$ 中每个元素是否满足既开又闭的条件。
已知拓扑空间 $(X, \mathcal{T})$,其中 $X = \{a, b\}$,$\mathcal{T} = \{X, \varnothing, \{a\}, \{b\}\}$。
- 对于子集 $X = \{a, b\}$:
- 因为 $X \in \mathcal{T}$,所以 $X$ 是开集。
- 计算 $X$ 的补集,根据补集定义 $\complement_X X = X - X = \varnothing$,又因为 $\varnothing \in \mathcal{T}$,所以 $X$ 是闭集。
- 综上,$X$ 是既开又闭的子集。
- 对于子集 $\varnothing$:
- 由于 $\varnothing \in \mathcal{T}$,所以 $\varnothing$ 是开集。
- 计算 $\varnothing$ 的补集,$\complement_X \varnothing = X - \varnothing = \{a, b\}=X$,且 $X \in \mathcal{T}$,所以 $\varnothing$ 是闭集。
- 因此,$\varnothing$ 是既开又闭的子集。
- 对于子集 $\{a\}$:
- 因为 $\{a\} \in \mathcal{T}$,所以 $\{a\}$ 是开集。
- 计算 $\{a\}$ 的补集,$\complement_X \{a\} = X - \{a\} = \{b\}$,又因为 $\{b\} \in \mathcal{T}$,所以 $\{a\}$ 是闭集。
- 故 $\{a\}$ 是既开又闭的子集。
- 对于子集 $\{b\}$:
- 鉴于 $\{b\} \in \mathcal{T}$,所以 $\{b\}$ 是开集。
- 计算 $\{b\}$ 的补集,$\complement_X \{b\} = X - \{b\} = \{a\}$,且 $\{a\} \in \mathcal{T}$,所以 $\{b\}$ 是闭集。
- 所以 $\{b\}$ 是既开又闭的子集。
综上,$X$ 的既开又闭的子集有 $X$,$\varnothing$,$\{a\}$,$\{b\}$,共 4 个。