形式定義
拓?fù)淙?/strong>G是拓?fù)淇臻g和群使得群運算
和
是連續(xù)函數(shù)。這里的G×G被看作使用乘積拓?fù)涞玫酵負(fù)淇臻g。
盡管我們這里沒有做其他要求,很多作者要求在G上的拓?fù)涫呛浪苟喾蚩臻g。下面會討論其理由和一些等價條件。最后,這不是個嚴(yán)重的限制 — 很多拓?fù)淙憾伎梢杂靡?guī)范方式變成豪斯多夫空間。
使用范疇論的語言,拓?fù)淙嚎梢院喢鞯亩x為在拓?fù)淇臻g范疇內(nèi)的群對象,如同普通的群是集合范疇的群對象一樣。
同態(tài)在兩個拓?fù)淙篏和H之間的同態(tài)就是連續(xù)群同態(tài)G→H。拓?fù)淙旱耐瑯?gòu)則要求同時是群同構(gòu)及對應(yīng)拓?fù)淇臻g的同胚。這比單純要求連續(xù)群同構(gòu)要更強(qiáng),因其逆函數(shù)必須也是連續(xù)。有作為普通群是同構(gòu)的但作為拓?fù)淙簠s不同構(gòu)的例子。實際上,任何非離散的拓?fù)淙涸谟秒x散拓?fù)鋪砜紤]的時候也是(另一個)拓?fù)淙?。底層的群是一樣的(同?gòu)),但兩個拓?fù)淙翰⒎峭瑯?gòu)。
拓?fù)淙汉退鼈兊耐瑧B(tài)一起形成一個范疇。
例子每個群可以平凡地變成一個拓?fù)淙?,這是通過給它一個離散拓?fù)溥_(dá)成地;這樣的群稱為離散群。在這個意義下,拓?fù)淙旱睦碚摪似胀ㄈ旱睦碚摗?/p>
實數(shù)R,以及加法操作和它的普通拓?fù)錁?gòu)成一個拓?fù)淙骸8话愕?,歐幾里得空間R連同加法和標(biāo)準(zhǔn)的拓?fù)錁?gòu)成拓?fù)淙?。更一般的,所有拓?fù)湎蛄靠臻g(譬如巴拿赫空間和希爾伯特空間)的加法群是拓?fù)淙骸?/p>
上面的例子都是阿貝爾群的例子。非交換群的例子有各種李群(是拓?fù)淙阂彩橇餍危?。例如,一般線性群GL(n,R)由所有可逆n×n實系數(shù)矩陣組成,可以視為拓?fù)淙?,其拓?fù)涠x為將GL(n,R)作為歐幾里得空間R的子空間得到的子空間拓?fù)洹K欣钊菏蔷植烤o的。
不是李群的拓?fù)淙旱囊粋€例子是有理數(shù)Q其拓?fù)鋸膶崝?shù)繼承。這是一個可數(shù)空間而它不是離散拓?fù)?。對于一個非交換的例子,可以考慮R的旋轉(zhuǎn)群由繞不同軸作2π的無理數(shù)倍的兩個旋轉(zhuǎn)所生成的子群。
在每個帶乘法單位元的巴拿赫代數(shù)中,可逆元素的集合構(gòu)成一個乘法下的拓?fù)淙骸?/p>
性質(zhì)拓?fù)淙旱拇鷶?shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以非平凡的方式互相影響。例如,在任何拓?fù)淙褐袉挝环种Вㄒ簿褪前瑔挝坏倪B通分支)是一個閉正規(guī)子群。2
拓?fù)淙篏上的逆運算給出了一個從G到其自身的同胚。同樣,若a是G的任意元素,則a的左乘和右乘產(chǎn)生G→G的一個同胚。
每個拓?fù)淙嚎梢詢煞N方式視為一個一致空間;“左一致性”將所有左乘變成一個一致連續(xù)映射,而“右一致性”將所有右乘變?yōu)橐恢逻B續(xù)映射。若G非交換,則這兩個一致性并不相同。這個一致性結(jié)構(gòu)使得在拓?fù)淙荷嫌懻撏陚湫?、一致連續(xù)、和一致收斂成為可能。
作為一個一致空間,每個拓?fù)淙菏且粋€完全正則空間。因而,若一個拓?fù)淙菏荰0(也就是柯爾莫果洛夫空間),則它也是T2(也即豪斯多夫空間)。
兩個拓?fù)淙褐g的最自然的同態(tài)概念是一個連續(xù)的群同態(tài)。拓?fù)淙?,和作為態(tài)射的連續(xù)群同態(tài)一起,構(gòu)成一個范疇。
每個拓?fù)淙旱淖尤罕旧硪彩且粋€拓?fù)淙?,只要取子空間拓?fù)浔憧?。若H是G的一個子群,所有左或右陪集G/H是一個拓?fù)淇臻g,只要取商拓?fù)浔憧桑℅/H上使得自然投影q:G→G/H連續(xù)的最細(xì)拓?fù)???梢宰C明商映射q:G→G/H總是開映射。
若H是一個G的正規(guī)子群,則因子群,G/H成為一個拓?fù)淙?,而從普通群理論來的同?gòu)基本定理在這個范圍中也是成立的。但是,若H不是G的拓?fù)湎碌拈]集,則G/H不是T0的,即使G是。因此很自然可以要求限制到只考慮T0拓?fù)淙旱姆懂牐⑶蚁拗贫x中的正規(guī)到正規(guī)且閉。
若H是G的子群,則H的閉包也是一個子群。同樣,若H是一個正規(guī)子群,則H的閉包也是正規(guī)的。
其他領(lǐng)域?qū)τ谡{(diào)和分析有特殊重要性的是局部緊拓?fù)淙海驗樗鼈兂姓J(rèn)一個自然的測度和積分的概念,由哈爾測度給出。在很多方面,局部緊拓?fù)淙菏强蓴?shù)群的一個推廣,而緊拓?fù)淙嚎梢砸暈橛邢奕旱囊粋€推廣。群表示理論對于有限群和緊拓?fù)淙簬缀跏峭耆粯拥摹?/p>
參看李群
代數(shù)群
拓?fù)洵h(huán)