点集拓扑 I · 连续映射
目标里的开区间,拉回来还开吗
橙色带始终是目标空间中的开区间。沿函数图像找回对应的 x,再看看每个被留下的点,能不能带上自己的一小段邻域。
零点最容易被一笔带过
取 V = (0,2)。平方函数的逆像要满足 0 < x² < 2,所以 0 必须被挖掉;留下的是 (−√2,0) ∪ (0,√2)。这两个区间仍然都是开集。
把左端点移到负数,0 的函数值就落在目标开区间里,两段逆像会在中间连起来。改变的是条件本身,不是画图时把空心圆涂满的习惯。
一个半径失败,还不能判不连续
对平方函数,邻域太大当然可能跑出逆像;只要中心已经在逆像中,就能继续缩小半径。阶跃函数在 V = (0.5,1.5) 时不同:逆像是 [0,∞),它在 ℝ 中不开。
在 x₀ = 0,任意 δ > 0 都带进点 −δ/2。这个点仍在邻域里,却被 H 送到 0,落在 V 外。这条对每个 δ 都成立的反例,才说明 0 处出了问题。