Espacios topológicos · Definición

Interior de un conjunto

topologíaespacios topológicosinterior

Antes de empezar necesitas conocer

El interior separa de un conjunto la parte que lo contiene «con holgura»: los puntos que tienen todo un abierto alrededor sin salir de él.

Definición

El interior \(\operatorname{int}A\) de un subconjunto \(A\) de un espacio topológico \((X,\mathcal{T})\) es el mayor abierto \(U\in\mathcal{T}\) contenido en \(A\).

\[\operatorname{int}A=\bigcup\{U\in\mathcal{T}:\ U\subseteq A\}\]

Un punto \(x\) está en \(\operatorname{int}A\) exactamente cuando \(A\) es vecindad de \(x\). Así, en \(\mathbb{R}\) con la topología usual, \(\operatorname{int}[0,1]=(0,1)\): los extremos se pierden porque ningún intervalo abierto alrededor de ellos cabe en \([0,1]\). En cambio \(\operatorname{int}\mathbb{Q}=\varnothing\), pues todo intervalo contiene irracionales.

Siempre se cumple \(\operatorname{int}A\subseteq A\), y \(\operatorname{int}A=A\) si y solo si \(A\) es abierto. Además \(\operatorname{int}(\operatorname{int}A)=\operatorname{int}A\), \(\operatorname{int}(A\cap B)=\operatorname{int}A\cap\operatorname{int}B\) y \(A\subseteq B\) implica \(\operatorname{int}A\subseteq\operatorname{int}B\). Con la unión solo vale la inclusión \(\operatorname{int}A\cup\operatorname{int}B\subseteq\operatorname{int}(A\cup B)\), y puede ser estricta.

El interior depende de la topología: el mismo \(A\) puede tener interior grande en una topología y vacío en otra. En la topología trivial todo subconjunto propio tiene interior vacío; en la discreta, \(\operatorname{int}A=A\) para todo \(A\). Es el concepto dual de la cerradura, y juntos describen la frontera de un conjunto.

Para pensar

Calcula \(\operatorname{int}\big((0,1)\cup(1,2)\cup\{3\}\big)\) en \(\mathbb{R}\) con la topología usual.

\((0,1)\cup(1,2)\): el punto aislado \(3\) no tiene ningún intervalo abierto a su alrededor dentro del conjunto, y el \(1\) no pertenece al conjunto.

Si \(\operatorname{int}A=\varnothing\), ¿puede \(A\) ser no vacío?

Sí: \(\mathbb{Q}\) y \(\mathbb{Z}\) en \(\mathbb{R}\) son no vacíos y no contienen ningún intervalo abierto.

Ejercicios 10

Después de esto

Referencias

  • James R. Munkres, Topology, 2nd edition, Pearson, 2000. §17
  • Bert Mendelson, Introduction to Topology, 3rd edition, Dover Publications, 1990. cap. 3