题目
拓扑空间中既开又闭的子集的个数可能是5个
拓扑空间中既开又闭的子集的个数可能是5个
题目解答
答案
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解析
本题考查拓扑空间中既开又闭的子集的性质。解题思路是根据拓扑空间的定义和既开又闭子集的特点,分析其个数的可能性。
在拓扑空间中,既开又闭的子集被称为开闭集。对于任意拓扑空间,空集 $\varnothing$ 和全集 $X$ 一定是开闭集。
假设拓扑空间 $X$ 中除了空集和全集外,还有其他的开闭集。设 $A$ 是一个非空真子集且为开闭集,那么 $A$ 的补集 $A^c$ 也是开闭集。
若存在 5 个开闭集,设为 $S_1,S_2,S_3,S_4,S_5$,其中 $S_1 = \varnothing$,$S_5 = X$。由于开闭集的补集也是开闭集,那么对于每一个非空真开闭集,它的补集也在这 5 个开闭集中。
但是,从逻辑上来说,开闭集的集合对于补集运算应该是成对出现的(除了空集和全集)。若有 5 个开闭集,除去空集和全集这两个特殊的开闭集,还剩下 3 个非空真开闭集,这 3 个非空真开闭集无法通过补集运算两两配对,这与开闭集的性质矛盾。
所以拓扑空间中既开又闭的子集的个数不可能是 5 个。