存在f使正方形對映成圓,圓對映成正方形嗎?

時間 2021-09-10 10:58:10

1樓:513216

在歐氏空間中是否存在將所有正方形都映為圓的對映f?

假如滿足條件的f存在,那麼對於乙個正方形A的任何一邊,一定有另一正方形與之共同占有,從而由像的唯一性,可見這一邊上所有點的像也是某兩個圓共有的,這兩個圓要麼重合,要麼有1個或2個交點。由於對平面上任何一點都可以過A的一邊都作乙個正方形,從而如果過這一邊的所有正方形映出的都是同一圓,那麼平面上所有點的像都映在這圓上。如果平面上存在一點的像不在這圓上,則A的四邊皆過此點作正方形,則這總共五個正方形映為四組相交圓(每組的交點為1或2),由於兩正方形的公共點應映到兩圓的交點上,此時A的一條邊至多映到2點,則A至多映到8點,由於正方形頂點處映到1點,從而A至多能映到4點,與A映成一圓矛盾。

從而若f存在,就必須把所有點映到同一圓上。

此時對圓上給定一點,由於任一正方形上都存在一原像,在任意鄰域內可取正方形,從而這點對應的原像之集是稠密的。所以如果f是連續的,則所有點都映到一點。不過把所有點映到一點太無聊了,所以這裡只考慮不退化為點的圓。

從而如果f存在,則f不是連續的。而且既然f的值域為圓,則不可能再用f把圓對映為正方形了。

2樓:人心易冷

哦,我又突然發現,我把圓和正方形理解為圓盤的邊界(也就是圓周)和I^2的邊界了。

糾正乙個很嚴重的錯誤,連續的雙射不一定是同胚。下面的對映f就是很經典的例子。但是圓和正方形也的確是同胚的,我最開始是從商空間考慮的,所以才有下面構造的對映。

存在,而且這個對映是雙射且連續。

我們考慮如下兩個對映:

f就是常見的圓的引數形式,f顯然連續。g其實是把正方形的四條邊的每條邊的引數形式拼接起來,由粘接引理可知,g也連續。而且容易看出,f和g都是雙射,所以逆對映存在。

然後我們考慮對映fg(或者gf),就是從正方形到圓(或者圓到正方形)的連續雙射。

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