AM3590: Topologie (2021-2022)

Op de dinsdagen on-line, op de vrijdagen in 3D.

De topologie van de Euclidische ruimten \(\mathbb{R}^n\)

2021-08-31: problemen aan het eind van de 19de eeuw
Het eerste college, over de bijectie die Cantor maakte tussen het eenheidsinterval en het eenheidsvierkant en Peano's vlakvullende kromme.
Materiaal
2021-09-03: over homeomorfismen
Over homeomorfismen en hoe je kunt aantonen dat ruimten al dan niet homeomorf zijn; de definite van het begrip waar het allemaal om draait: de topologische dimensie \(\dim\).
Materiaal
2021-09-07: over de dimensie van \(\mathbb{R}^n\)
Over nuldimensionale ruimten: \(\dim\mathbb{P}=0\). De eerste ongelijkheden op weg naar het hoofdresultaat: \(\dim[0,1]^n\le\dim\mathbb{R}^n\le n\).
Materiaal
2021-09-10: op weg naar \(\dim[0,1]^n\ge n\)
Het is echt nodig te bewijzen dat de paren zijkanten van de \(n\)-kubus laten zien dat \(\dim[0,1]^n\ge n\). Drie equivalente beweringen: Op weg naar de Dekpuntstelling, simplices.
Materiaal
2021-09-14: barycentrische onderverdelingen
Simplices, barycentrische coördinaten, barycentrische onderverdeling, allemaal gereedschappen voor het bewijs van de Dekpuntstelling van Brouwer.
Materiaal
2021-09-17: meer over barycentrische onderverdelingen
Iets over twee oude sommen. Verdere eigenschappen van barycentrische onderverdelingen. Elk \(k-1\)-simplex is zijkant van precies één of precies twee \(k\)-simplices. De maaswijdte van \(\mathcal{P}\) is ten hoogste \(\frac k{k+1}\operatorname{diam}S\). Het bewijs van de dekpuntstelling op één belangrijke stap na.
Materiaal
2021-09-21: Lemma van Sperner
De laatste stap in het bewijs van de Dekpuntstelling: een combinatorisch lemma over labelingen van de hoekpunten van simplices.
Materiaal
2021-09-24: over Invariantie van Gebied
Een bewijs, in ieder geval voor \(n=1\) en \(n=2\) dat voor \(A\subseteq\mathbb{R}^n\) geldt: \(\dim A=n\) dan en slechts dan als \(\operatorname{int}A\neq\emptyset\). Hierbij kwam ook een stelling van Brouwer aan bod: als \(D\) een aftelbare en dichte deelverzameling van \(\mathbb{R}^n\) is dan bestaat een homeomorfisme van \(\mathbb{R}^n\) naar zichzelf zó dat \(h[D]=\mathbb{Q}^n\).
Materiaal

Algemene topologie

Inleiding

2021-10-05: Topologische ruimten
De definitie van het begrip topologische ruimte en enige afgeleide begrippen: open verzameling, gesloten verzameling, afsluiting, inwendige, rand, afgeleide verzameling, omgeving, dichte verzameling. Allerlei voorbeelden van topologische ruimten.
Materiaal
2021-10-08: Topologieën maken
Opmerkingen over het huiswerk.
Topologieën maken door middel van een basis en door middel van lokale bases. Drie belangrijke voorbeelden: Sorgenfrey-lijn, het Lexicografisch Geordende Vierkant, en het Niemytzki-vlak.
Materiaal
2021-10-12: Convergentie en continuïteit
Convergentie van rijen, subbases, continuïteit in een punt, continuïteit op een ruimte, open en gesloten afbeeldingen.
Materiaal

Scheidingseigenschappen

2021-10-15: Quotiëntafbeeldingen en Scheidingseigenschappen
Quotiëntafbeeldingen en -constructies.
Scheidingseigenschappen: T0, T1, en T2 of Hausdorff. De Hausdorff-eigenschap brengt ons iets dichter bij de Analyse.
Materiaal
2021-10-19: Regulariteit en normaliteit
Nog twee scheidingseigenschappen: T3 en T4; en daarvan afgeleid: regulier (T3 plus T0) en normaal (T4 plus T1). Karakteriseringen, implicaties (normaal → regulier → Hausdorff), en voorbeelden.
Materiaal
2021-10-22: Werkcollege/vragenuur
Geen opnamen. Wat voorbeelden en bewijzen besproken.
Wat tips voor het bestuderen van het vak.
In het begin de definities woord voor woord lezen en overschrijven (klinkt raar maar door het overschrijven lees je aandachtiger; veel tekenaars beginnen met overtrekken/natekenen van ander werk, om de vingers te oefenen en om goed te kijken; sommige auteurs schrijven stukken literatuur over, om te oefenen en om aandachtig te lezen).
Bij veel opgaven en bewijzen helpt het om op te schrijven wat de definities zijn en wat bewezen moet worden. Dan heb je iets om naar te kijken.
2021-10-26: Drie mooie stellingen
Het Lemma van Urysohn; elke T3-ruimte met een aftelbare basis is een T4-ruimte; elke reguliere ruimte met een aftelbare basis is metrizeerbaar (metrizeringssteling van Urysohn).
Materiaal
2021-10-29: Twee mooie stellingen
De stelling van Tietze-Urysohn over het uitbreiden van continue reëelwaardige functies. De Categoriestelling van Baire en toepassingen: de radiale topologie in het vlak is niet regulier.
Materiaal

Compactheid

2021-11-09: Compactheid en convergentie
Definitie van compactheid met voorbeelden en de fundamentele stellingen over gesloten deelruimten en continue beelden. Karakterizeringen in termen van gesloten verzamelingen. Compact plus Hausdorff impliceert normaal.
Filters: definitie, voorbeelden en convergentie. Deze doet wat we willen: afsluiting en continuïteit karakterizeren.
Materiaal
2021-11-12: Compactheid, convergentie, en wat Verzamelingenleer
Karakterizering van compactheid in termen van filters en ultrafilters. De Ultrafilterstelling en drie belangrijke uitspraken uit de verzamelingenleer: het Keuzeaxioma, de Welordeningsstelling, en het Lemma van Zorn.
Materiaal
2021-11-16: Producten van topologische ruimten
Definitie van de producttopologie, eerst voor twee, daarna voor willekeurig veel ruimten. Karakterizering: de enige topologie die de projecties continu maakt en zorgt dat continuïteit van een afbeelding naar een product equivalent is met de continuïteit van alle coördinaatfuncties. Convergentie van een filter in een product is hetzelfde als de convergentie van de projecties. Producten zijn compact dan en slechts dan als alle factoren compact zijn (Stelling van Tychonoff). De eigenschappen T0, T1, T2, en T3 zijn productief. Het kwadraat van de Sorgenfreylijn is niet normaal.
Materiaal
2021-11-19: Over het huiswerk; compactheid; volledige regulariteit
Opmerkingen over het huiswerk. Karakterizering van compactheid in termen van bases en subbases (het Subbasislemma van Alexander). Op weg naar een karakterizering van de deelruimten van compacte Hausdorffruimten: volledig reguliere ruimten.
Materiaal
2021-11-23: Compactificatie en een voorbeeld
Elke volledig reguliere ruimte is deelruimte van een compact Hausdorffruimte. De Čech-Stonecompactificatie; \(\beta\mathbb{N}\) heeft geen niet-triviale convergente rijen. Een reguliere ruimte die niet volledig regulier is.
Materiaal
2021-11-26: Toepassing van compactheid en meer over \(\beta\mathbb{N}\)
Toepassing van compactheid: het kleuringsgetal van (oneindige) grafen hangt af van het kleuringsgetal van de eindige deelgrafen (De Bruijn en Erdős). Toepassing hiervan: het Lemma van de Drie Verzamelingen. Meer over \(\beta\mathbb{N}\): je kunt hem zien als de ruimte van alle ultrafilters op \(\mathbb{N}\). Verschillen tussen \(\beta\mathbb{N}\) en \(\mathbb{N}^*=\beta\mathbb{N}\setminus\mathbb{N}\): de laatste is niet separabel en ook niet extreem onsamenhangend.
Materiaal

Compactheid in Functieruimten

2021-11-30: Compactheid in functieruimten I
Karakterizering van compacte deelverzamelingen van \(C(X,\mathbb{R})\) als \(X\) compact is, de stelling van Arzelà en Ascoli.
Materiaal
2021-12-03: Compactheid in functieruimten II
De stelling van Arzelà en Ascoli. Karakterizering van compacte deelverzamelingen van \(C(X,\mathbb{R})\) als \(X\) lokaal compact is en waarbij \(C(X,\mathbb{R})\) de compact-open topologie draagt.
Materiaal
Huiswerk
Voor tijdens de collegevrije week.
2021-12-14: Compactheid in functieruimten III
De stellingen van Peano en Montel: Materiaal
2021-12-17: Compactheid in functieruimten IV
De afbeeldingsstelling van Riemann.
Materiaal

Toegift: de Banach-Tarskiparadox

2021-12-21: De stelling van Banach en Tarski
Elke bol in \(\mathbb{R}^3\) kan verdeeld worden in eindig veel stukken die samengevoegd kunnen worden tot twee bollen met dezelfde straal als de originele. Gebaseerd op de "paradox van Hausdorff".
Materiaal
2021-12-24: De paradox van Hausdorff
Een verdeling van een boloppervlak die laat zien dat "de helft van het oppervlak congruent kan zijn met één-derde deel daarvan".
Materiaal

K_dot_P_dot_Hart_at_TUDelft_dot_nl
Last modified: Friday 24-12-2021 at 14:55:25 (CET)