Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Własności przestrzeni; metryczność, zwartość, spójność... Przekształcenia i deformacje... Teoria wymiaru... słowem - topologia.
Awatar użytkownika
karolex123
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 751
Rejestracja: 22 gru 2012, o 11:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: somewhere
Podziękował: 39 razy
Pomógł: 127 razy

Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: karolex123 »

Płaszczyzna \(\displaystyle{ \mathbb{R}^2 }\) jest pokryta dwoma otwartymi, ściągalnymi podzbiorami \(\displaystyle{ U}\) i \(\displaystyle{ V}\). Wykazać, że przecięcie tych zbiorów \(\displaystyle{ U \cap V}\) jest homeomorficzne z płaszczyzną \(\displaystyle{ \mathbb{R}^2}\).

Czy podobne stwierdzenie jest prawdziwe dla pokrycia przestrzeni \(\displaystyle{ \mathbb{R}^3}\) dwoma otwartymi ściągalnymi podzbiorami?
Ostatnio zmieniony 8 kwie 2023, o 21:55 przez Jan Kraszewski, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Literówka w temacie.
Awatar użytkownika
szuler
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 77
Rejestracja: 16 mar 2023, o 22:17
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 8 razy
Pomógł: 2 razy

Re: Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: szuler »

Spróbuję, a co mi tam.
karolex123 pisze: 8 kwie 2023, o 20:34 Czy podobne stwierdzenie jest prawdziwe dla pokrycia przestrzeni \(\displaystyle{ \mathbb{R}^3}\) dwoma otwartymi ściągalnymi podzbiorami?
Znalazłem pracę (z 1989 r.), w której autorzy twierdzą, że rozmaitość Whiteheada \(W\) zanurza się w \(\mathbb{R}^{3}\). Mając zanurzenie \(f:W\rightarrow \mathbb{R}^{3}\) możemy stwierdzić, korzystając z uogólnienia pewnego twierdzenia udowodnionego przez Brouwera, że \(f\) jest otwarte. Wobec tego \( f[ W ] \subseteq \mathbb{R}^{3} \) jest otwarty, ściągalny i nie jest homeomorficzny z \(\mathbb{R}^{3}\). Możemy teraz wziąć pokrycie \(\mathbb{R}^{3}\) złożone z \(\mathbb{R}^{3}\) i \( f[ W ] \). Przekrojem tych dwóch zbiorów jest oczywiście \( f[ W ] \) i hipoteza zostaje obalona (chyba, że znalazłem literówkę (cyfrówkę?) w artykule).
Tutaj o rozmaitości Whiteheada:

Kod: Zaznacz cały

https://en.wikipedia.org/wiki/Whitehead_manifold
a tu o tw. Brouwera:

Kod: Zaznacz cały

https://en.wikipedia.org/wiki/Invariance_of_domain
Cyt. z wiki:
Generalizations
The domain invariance theorem may be generalized to manifolds: if \(M\) and \(N\) are topological \(n\)-manifolds without boundary and \( f:M\rightarrow N\) is a continuous map which is locally one-to-one (meaning that every point in \(M\) has a neighborhood such that \(f\) restricted to this neighborhood is injective), then \(f\) is an open map (meaning that \( f(U) \) is open in \(N\) whenever \(U\) is an open subset of \(M\)) and a local homeomorphism.
Awatar użytkownika
karolex123
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 751
Rejestracja: 22 gru 2012, o 11:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: somewhere
Podziękował: 39 razy
Pomógł: 127 razy

Re: Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: karolex123 »

Tak! Taki kontrprzykład znajdziemy najwcześniej w w przestrzeni trójwymiarowej, w niższych wymiarach każdy ściągalny podzbiór \(\displaystyle{ \mathbb{R}^n}\) jest homeomorficzny z \(\displaystyle{ \mathbb{R}^n}\) .

Dodano po 2 godzinach 2 minutach 35 sekundach:
Oczywiście otwarty, ściągalny :)
Awatar użytkownika
szuler
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 77
Rejestracja: 16 mar 2023, o 22:17
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 8 razy
Pomógł: 2 razy

Re: Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: szuler »

karolex123 pisze: 11 kwie 2023, o 12:24 Tak! Taki kontrprzykład znajdziemy najwcześniej w w przestrzeni trójwymiarowej
Czyli sytuacja taka sama jak tutaj:

Kod: Zaznacz cały

https://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_horned_sphere
The horned sphere, together with its inside, is a topological 3-ball, the Alexander horned ball, and so is simply connected; i.e., every loop can be shrunk to a point while staying inside. The exterior is not simply connected, unlike the exterior of the usual round sphere; a loop linking a torus in the above construction cannot be shrunk to a point without touching the horned sphere. This shows that the Jordan–Schönflies theorem does not hold in three dimensions, as Alexander had originally thought. Alexander also proved that the theorem does hold in three dimensions for piecewise linear/smooth embeddings. This is one of the earliest examples where the need for distinction between the categories of topological manifolds, differentiable manifolds, and piecewise linear manifolds became apparent.
Pewne rozumowania, które działają w dwóch wymiarach, załamują się w wymiarach wyższych, bo da się skonstruować odpowiednio dziwny obiekt. Czy znane są konstrukcje rozmaitości w wyższych wymiarach, które są kontrprzykładami do zadania z pierwszego wpisu?
szuler pisze: 9 kwie 2023, o 23:02 rozmaitość Whiteheada \(W\) zanurza się w \(\mathbb{R}^{3}\)
Wiesz może, gdzie znajdę coś więcej na ten temat? Musiałem się trochę nagimnastykować, żeby znaleźć to zapisane wprost - było to jedno zdanie w pracy, o której wspomniałem.


PS. Żądanie od kogoś 36 euro za możliwość przeczytania artykułu z 1935 roku to dla mnie jakaś aberracja. Widocznie magowie z szóstego kręgu magii nie chcą, żeby byle kto czytał takie rzeczy ;−)

Dodano po 2 dniach 7 godzinach 52 minutach 39 sekundach:
szuler pisze: 9 kwie 2023, o 23:02 rozmaitość Whiteheada \(W\) zanurza się w \(\mathbb{R}^{3}\)
Dostałem bardzo fajną podpowiedź (nie powiem, gdzie :^) ) i chyba już rozumiem. Mianowicie \(W\) jest właściwym podzbiorem \(S^{3}\). Istnieje więc \(p\in S^{3}\) taki, że \(p\notin W\). Wtedy \(W \subseteq S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \). Funkcja \(f:W\rightarrow S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \), \(f(x)=x\) jest zanurzeniem \(W\) w \(S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace\). Faktem jest również to, że \(S^{n}\) bez jednego punktu jest homeomorficzna z \(\mathbb{R}^{n}\). Niech \(g:S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \rightarrow \mathbb{R}^{3}\) będzie homeomorfizmem. Wtedy \(g\upharpoonright_{f[ W ]} \circ f\) jest zanurzeniem \(W\) w \(\mathbb{R}^{3}\). Jeśli coś tutaj jest nie tak, to prosiłbym o wskazanie błędu.
Awatar użytkownika
karolex123
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 751
Rejestracja: 22 gru 2012, o 11:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: somewhere
Podziękował: 39 razy
Pomógł: 127 razy

Re: Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: karolex123 »

Dostałem bardzo fajną podpowiedź (nie powiem, gdzie :^) ) i chyba już rozumiem. Mianowicie \(W\) jest właściwym podzbiorem \(S^{3}\). Istnieje więc \(p\in S^{3}\) taki, że \(p\notin W\). Wtedy \(W \subseteq S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \). Funkcja \(f:W\rightarrow S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \), \(f(x)=x\) jest zanurzeniem \(W\) w \(S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace\). Faktem jest również to, że \(S^{n}\) bez jednego punktu jest homeomorficzna z \(\mathbb{R}^{n}\). Niech \(g:S^{3}\setminus \lbrace p \rbrace \rightarrow \mathbb{R}^{3}\) będzie homeomorfizmem. Wtedy \(g\upharpoonright_{f[ W ]} \circ f\) jest zanurzeniem \(W\) w \(\mathbb{R}^{3}\). Jeśli coś tutaj jest nie tak, to prosiłbym o wskazanie błędu.
Wygląda dobrze! Dodam tylko, że w wymiarze \(\displaystyle{ 1}\) jest zupełnie jasne, że otwarty, ściągalny podzbiór jest homeomorficzny z prostą, zaś w wymiarze \(\displaystyle{ 2}\) mamy twierdzenie Riemanna o jednospójnych obszarach na płaszczyźnie.
Awatar użytkownika
szuler
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 77
Rejestracja: 16 mar 2023, o 22:17
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 8 razy
Pomógł: 2 razy

Re: Otwarte, ściągalne podzbiory płaszczyzny

Post autor: szuler »

Ukryta treść:    
ODPOWIEDZ