紧致性
紧致性把“局部可以覆盖”变成“有限处就够”。在实数轴上,集合 紧致,指它的任意开覆盖都有有限子覆盖:若开集族 的并包含 ,便能从中取有限个,仍覆盖 。闭区间 紧致;开区间 不紧致。
一个开区间的反例
令 ,。这些开集的并覆盖 :每个 都能找到 。但任取有限个,设最大下标为 ,其并仅为 ,漏掉更靠近 0 的点。因此 不紧致。这个反例显示失败发生在“趋向缺失的端点”。
紧致如何保证最大值
若 连续, 紧致,则 也紧致,因而有界并包含其上下界;于是 在 上取到最大和最小值。以 为例,在 上最大值为 1;若定义域改成 ,上确界仍为 1,却没有点实际取得它。
在 中,海涅-博雷尔定理把这个覆盖定义等价地改写为“闭且有界”。到了无限维空间,闭且有界一般不再足够,因此不能把欧氏空间中的直观当成所有空间的定义。