设X是非空集合,对于X中任意的两个元素x与y,按某一法则都对应唯一的实数d(x,y),而且满足下述三条公理:
(1)(非负性)d(x,y)≥0,[d(x,y)=0,当且仅当x=y];
(2)(对称性)d(x,y)=d(y,x);
(3)(三角不等式)对于任意的x,y,z∈X,恒有d(x,y)≤d(x,z)+d(z,y)。
则称d(x,y)为x与y的距离,并称X是以d为距离的距离空间,记作(X,d)。通常,在距离已被定义的情况下,(X,d)可以简单地将X中的元素称为X中的点[1]。
这里用抽象的距离代替R中的绝对值
,用开球
代替R中的对称开区间
。
设(X,d)为距离空间,则可依次定义概念[1]:
设称X中的点集
是以
为中心,以
为半径的开球;又称为
的
邻域。
设称
是以
为中心,以
为半径的闭球。
设称
是以
点为中心,以
为半径的球面。
设若存在
的
邻域
则称点
为E的内点,E的内点全体称为E的内部记为E。
设若G中每一点都是其内点,则称G为开集。
设若
为开集,则称F为闭集。
包含的任一开集均称为
的一个邻域,特别称
是
的球形邻域,有时也简称邻域。
设若
的每一个邻域中均含有E的无穷多个点,则称
为E的聚点或极限点,E的聚点可以在E中也可不在E中,
为E的聚点可等价定义为:
的每个邻域中含有E的点x,但
。
E的聚点的全体称为E的导集,记为。
设的闭包
定义为
中的点又称为E的接触点。可以知道
的充要条件是
因此E的闭包
又可定义为与E的距离为0的一切点的全体,E的聚点(极限点)必是E的接触点,反之则不然。
、边界、有界集、直径
若用不含在E中的E的聚点集合,则有
(其中
).
设若
的某一邻域中没有除
以外的E的其他点,则称
为E的孤立点。称
为E的边界;设
若
则称E为有界集;称
为E的直径,如果 的直径 ,则E是有界集[1]。