H-замкнутое пространство
H-за́мкнутое простра́нство (абсолютно замкнутое пространство), хаусдорфово пространство, замкнутое в любом объемлющем хаусдорфовом пространстве. Более подробно, хаусдорфово пространство H-замкнуто, если для любого гомеоморфного вложения в хаусдорфово пространство подпространство замкнуто в .
Для хаусдорфова пространства следующие условия эквивалентны:
а) пространство H-замкнуто;
б) пересечение замыканий элементов любого центрированного семейства открытых в множеств непусто, т. е. если – центрированное семейство открытых в множеств, то ;
в) каждый ультрафильтр в семействе всех открытых в множеств сходится в ;
г) каждое открытое покрытие пространства содержит конечное подсемейство, замыкания элементов которого покрывают (или, что равносильно, объединение которого всюду плотно в ), т. е. для каждого открытого покрытия пространства найдётся такой конечный набор , что .
Любое компактное хаусдорфово пространство H-замкнуто (это одно из фундаментальных свойств компактности); обратное в общем случае неверно. Имеет место следующий критерий: хаусдорфово пространство компактно в том и только том случае, если оно регулярно и H-замкнуто. Существуют нерегулярные (и, следовательно, некомпактные) H-замкнутые пространства. Примером такого пространства может служить отрезок вещественной прямой, топология которого дополнена множеством (где – множество рациональных чисел), т. е. топология на этом пространстве определяется как наименьшая из топологий, относительно которой открыты: а) обычные открытые подмножества отрезка , б) множество .
Так же как и компактность, свойство H-замкнутости мультипликативно, т. е. топологическое произведение семейства H-замкнутых пространств H-замкнуто; обратно, если все непусты и их произведение H-замкнуто, то каждое является H-замкнутым. H-замкнутость сохраняется непрерывными отображениями на хаусдорфовы пространства, т. е. если – непрерывное отображение H-замкнутого пространства на хаусдорфово пространство , то H-замкнуто.
В отличие от компактности свойство H-замкнутости в общем случае не наследуется замкнутыми подпространствами (т. е. замкнутое подпространство H-замкнутого пространства может и не быть 𝐻-замкнутым), но наследуется подпространствами, являющимися каноническими замкнутыми множествами. Хаусдорфово пространство компактно в том и только том случае, если все его замкнутые подпространства H-замкнуты.
Любое хаусдорфово пространство может быть расширено до H-замкнутого. Более точно, для каждого хаусдорфова пространства существует единственное с точностью до гомеоморфизма H-замкнутое пространство , содержащее в качестве всюду плотного подмножества и обладающее свойством: для каждого непрерывного отображения пространства в хаусдорфово пространство , такого, что , найдётся подпространство пространства , содержащее , и продолжение отображения , удовлетворяющее условию . При этом открыто в , а подпространство пространства дискретно. Пространство называется катетовским расширением пространства .
H-замкнутые пространства были определены (под названием «абсолютно замкнутых пространств») П. С. Александровым и П. С. Урысоном (Alexandroff. 1923); катетовское расширение описано М. Катетовым (Katětov. 1940).