设X Y Z均为距离空间 f是X到Y中的映射 g是Y到Z中的映射 证明: (1)若f g连续 则复合映射连续; (2)若f g是

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设X,Y,Z均为距离空间,f是X到Y中的映射,g是Y到Z中的映射,证明:

  (1)若f,g连续,则复合映射连续;

  (2)若f,g是一对一的,则gοf,也是一对一的,反之若gοf是一对一的,则f是一对一的。举例说明,此时g未必是一对一的。试找出gοf是一对一的充分必要条件;

  (3)f,g是同胚映射,则gοf也是同胚映射。

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答案解析

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  • (1)设G是Z中任一开集,由F,g连续性,g-1(G)是Y中开集,f-1(g-1(G))是X中开集,即(gοf)-1(G)是X中开集,故
    (gοf)(x)=g(f(x))
    连续。
    (2)设f,g是一对一的,若x1,x2∈X且x1≠x2,则
    f(x1)≠f(x2), g(f(x1))≠g(f(x2)),
    即(gοf)(x1)≠(gοf)(x2);(gοf)是一对一的。
    设(gοf)是一对一的,假若,非一对一的,即存在x1≠x2,有
    f(x1)=f(x2)
    从而gοf(x1)=gοf(x2),这与gοf是一对一的矛盾。故f非一对一的。
    当gοf是一对一时,g未必是一对一的。例如:
    f:[0,+∞)→[0,+∞),f(x)=x,
    g:(-∞,+∞)→[0,+∞),g(x)=x2
    gοf是一对一时,而g非一对一的。
    可以证明gοf是一对一的一个充分必要条件是f是一对一的且g在f(x)上是一对一的。
    (3)(gοf)-1=f-1οg-1,由(1)知gοf与(gοf)-1均连续。故gοf是同胚映射。