連通性
觀念
連通 (connected):不能拆成兩個不相交的非空開集(子集用它自己的子空間拓樸來談開集)。 的連通子集恰是區間;連通集的連續像仍連通——這就是中間值定理的拓樸版本。路徑連通(任兩點可用連續曲線相連)蘊含連通,反向有反例(拓樸學家的正弦曲線)。
連通分支把空間切成「不可再分的塊」;在圖論、影像分割、流形分類中都是基本概念。
例題
如圖(實心點 = 端點包含,空心點 = 不包含),。 有幾個連通分支 (connected component)?
看解法與答案
的連通子集恰好是區間(含單點)。把 拆成最大的區間塊:兩段在公共端點相接時,只要那個點屬於 (至少一邊是閉的),就黏成一個區間;端點兩邊都開,中間缺一個點,就斷成兩塊。孤立點自成一塊。
本題黏完的最大區間塊是 、、,所以 有 個連通分支。
答案:
用在哪裡
- 交易連續的價格路徑從 100 走到 110 必經 105,因為連通集合的連續像仍連通;跳空開盤打破這點,停損單才會滑價。
- 工程機器人路徑規劃先檢查可行區域是否連通,起點與目標落在不同的連通塊,無論怎麼走都到不了。
插畫


學習路徑
先學會
- 開集與閉集 大四
互動練習在本機版
這個網站是觀念與例題的閱讀版。互動練習(每次出不同數字的新題、自動判對錯、錯題本、熟練度與複習排程)在「數學學院」本機版,目前還沒對外開放。