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Espace topologique

1914
  • Felix Hausdorff
Mathematician's desk with topology textbook and chalkboard, representing topological space.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Un espace topologique est une paire ordonnée [latex](X, \tau)[/latex], où [latex]X[/latex] est un ensemble et [latex]\tau[/latex] est une collection de sous-ensembles de [latex]X[/latex], appelés ensembles ouverts, satisfaisant à trois axiomes : 1) L'ensemble vide [latex]\emptyset[/latex] et [latex]X[/latex] lui-même sont dans [latex]\tau[/latex]. 2) L'union d'un nombre quelconque d'ensembles dans [latex]\tau[/latex] est également dans [latex]\tau[/latex]. 3) L'intersection d'un nombre fini quelconque d'ensembles dans [latex]\tau[/latex] est aussi dans [latex]\tau[/latex].

La collection [latex]\tau[/latex] est appelée topologie sur [latex]X[/latex]. Les éléments de [latex]X[/latex] sont généralement appelés points, et les sous-ensembles de [latex]\tau[/latex] sont les ensembles ouverts. Un sous-ensemble de [latex]X[/latex] est dit fermé si son complément est un ensemble ouvert. Cette définition axiomatique est extrêmement générale et puissante, car elle permet d'étudier les propriétés spatiales d'une manière indépendante de la distance ou de la mesure. Par exemple, l'ensemble des nombres réels [latex]\mathbb{R}[/latex] avec la collection de tous les intervalles ouverts forme un espace topologique, connu sous le nom de topologie standard. Toutefois, de nombreuses autres topologies non standard peuvent être définies sur le même ensemble [latex]\mathbb{R}[/latex]. Le concept de voisinage d'un point est fondamental ; un voisinage d'un point [latex]x[/latex] est tout sous-ensemble de [latex]X[/latex] qui contient un ensemble ouvert qui contient à son tour [latex]x[/latex]. Ce cadre permet aux mathématiciens de généraliser des concepts tels que les limites et la continuité des espaces métriques à des contextes plus abstraits. La force de cette définition réside dans sa capacité à capturer l'essence de la ‘proximité’ et de la ‘connexité’ sans s'appuyer sur une métrique, ce qui la rend applicable à une vaste gamme de problèmes mathématiques et scientifiques où la notion de distance n'est pas naturelle ou disponible.

UNESCO Nomenclature: 1209
- Topologie

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Les travaux de Georg Cantor sur la théorie des ensembles
  • Le concept de manifolds de Bernhard Riemann
  • Introduction de Maurice Fréchet aux espaces métriques
  • Les travaux d'Henri Poincaré sur l'analyse situs

Applications

  • définir la continuité et la convergence
  • relativité générale
  • théorie quantique des champs
  • analyse de données (analyse de données topologiques)
  • théorie des cordes

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Voir aussi : espace topologique, ensemble ouvert, axiome, Hausdorff, théorie des ensembles, topologie, algèbre abstraite, topologie générale.

Contexte historique

Espace topologique

1896
1900
1903
1914
1924
1925
1930
1895
1899
1900
1911
1922
1925
1928
1930

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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