הנקודה p נמצאת בפנים של הקבוצה V שכן הקבוצה V מכילה סביבה של p.
בטופולוגיה , הפְּנים של קבוצה הוא אינטואיטיבית אוסף הנקודות שנמצאות "בתוך" הקבוצה ולא על השפה שלה. נהוג לסמן את הפנים של קבוצה
A
{\displaystyle A}
ב-
Int
(
A
)
{\displaystyle {\mbox{Int}}(A)}
או ב-
A
∘ ∘ -->
{\displaystyle A^{\circ }}
.
הגדרה פורמלית
ישנן כמה דרכים שקולות להגדיר את הפנים של קבוצה:
תהא
A
{\displaystyle A}
קבוצה כלשהי במרחב טופולוגי . נגדיר את הפנים שלה,
Int
(
A
)
{\displaystyle {\mbox{Int}}(A)}
, בתור קבוצת כל הנקודות
x
∈ ∈ -->
A
{\displaystyle x\in A}
כך שקיימת קבוצה פתוחה
B
{\displaystyle B}
כך ש-
x
∈ ∈ -->
B
⊆ ⊆ -->
A
{\displaystyle x\in B\subseteq A}
- כלומר, הקבוצה
A
{\displaystyle A}
היא סביבה של
x
{\displaystyle x}
.
תהא
A
{\displaystyle A}
קבוצה כלשהי במרחב טופולוגי. נגדיר את הפנים שלה בתור הקבוצה הפתוחה הגדולה ביותר שמוכלת ב-
A
{\displaystyle A}
. על פי הגדרה זו, הפנים הוא איחוד כל הקבוצות הפתוחות המוכלות ב-
A
{\displaystyle A}
.
תהא
A
{\displaystyle A}
קבוצה כלשהי במרחב טופולוגי. נגדיר את הפנים שלה באמצעות הנוסחה הבאה המערבת משלים וסגור :
Int
(
A
)
=
(
A
c
¯ ¯ -->
)
c
{\displaystyle {\mbox{Int}}(A)=({\overline {A^{c}}})^{c}}
.
דוגמה
נחשב את הפנים של הקטע הסגור
[
0
,
1
]
{\displaystyle [0,1]}
בישר הממשי.
[
0
,
1
]
c
=
(
− − -->
∞ ∞ -->
,
0
)
∪ ∪ -->
(
1
,
∞ ∞ -->
)
{\displaystyle [0,1]^{c}=(-\infty ,0)\cup (1,\infty )}
[
0
,
1
]
c
¯ ¯ -->
=
(
− − -->
∞ ∞ -->
,
0
]
∪ ∪ -->
[
(
1
,
∞ ∞ -->
)
{\displaystyle {\overline {[0,1]^{c}}}=(-\infty ,0]\cup [(1,\infty )}
(
[
0
,
1
]
c
¯ ¯ -->
)
c
=
(
0
,
1
)
{\displaystyle ({\overline {[0,1]^{c}}})^{c}=(0,1)}
ולכן הפנים של
[
0
,
1
]
{\displaystyle [0,1]}
הוא הקטע הפתוח
(
0
,
1
)
{\displaystyle (0,1)}
.
תכונות הפנים
נשים לב שרבות מתכונות אלו מזכירות את תכונות הסגור .
כל קבוצה פתוחה שווה לפנים שלה:
A
=
Int
(
A
)
{\displaystyle A={\mbox{Int}}(A)}
. בפרט הפנים הוא קבוצה פתוחה ולכן
Int
(
A
)
=
Int
(
Int
(
A
)
)
{\displaystyle {\mbox{Int}}(A)={\mbox{Int}}\left({\mbox{Int}}(A)\right)}
.
A
⊆ ⊆ -->
B
⇒ ⇒ -->
Int
(
A
)
⊆ ⊆ -->
Int
(
B
)
{\displaystyle A\subseteq B\Rightarrow {\mbox{Int}}(A)\subseteq {\mbox{Int}}(B)}
Int
(
A
)
∪ ∪ -->
Int
(
B
)
⊆ ⊆ -->
Int
(
A
∪ ∪ -->
B
)
{\displaystyle {\mbox{Int}}(A)\cup {\mbox{Int}}(B)\subseteq {\mbox{Int}}\left(A\cup B\right)}
Int
(
A
∩ ∩ -->
B
)
=
Int
(
A
)
∩ ∩ -->
Int
(
B
)
{\displaystyle {\mbox{Int}}\left(A\cap B\right)={\mbox{Int}}(A)\cap {\mbox{Int}}(B)}
חוץ
החוץ של קבוצה
A
{\displaystyle A}
, המסומן
Ext
(
A
)
{\displaystyle {\mbox{Ext}}(A)}
, מוגדר כפנים של המשלים שלה:
Ext
(
A
)
=
Int
(
A
c
)
{\displaystyle {\mbox{Ext}}(A)={\mbox{Int}}(A^{c})}
. באופן שקול, ניתן להגדיר את החוץ כמשלים של הסגור :
Ext
(
A
)
=
(
Cl
(
A
)
)
c
{\displaystyle {\mbox{Ext}}(A)=({\mbox{Cl}}(A))^{c}}
.
השפה של קבוצה, היא קבוצת האיברים במרחב שלא נמצאים בפנים שלה ולא נמצאים בחוץ שלה.
ראו גם
קישורים חיצוניים