以下逐條檢驗拓扑的定義: (1) 等價於「 」的條件 若 ,則: - (a)
考慮到 ,所以根據有无限并集性質的定理(1)與(2)有 但根據无限并集性質的定理(1),(a)又等價於: 所以有: 所以從 有: - (a1)
反之若有 (a1),因為 ,所以有 。故在本定理的前提下,(a1)等價於 。 (2) 首先考慮到 ,然後從无限并集性質的定理(0)有 ,故 。 (3) 對任意 有 首先, 可等價地展開為 - (b)
上式可直觀地解釋成「 都是 內某些集合的并集」,既然如此,取一個蒐集各種不同 的子集的集族 : 這樣根據有限交集的性質, 等價於 考慮到一阶逻辑的定理(Ce),將 移至最前,再將移入括弧內 ,上式就依據(Equv)而等價於 也就等價於 根據无限并集性質的定理(4),從(b)有 這樣根據无限并集性質的定理(1)又會有 考慮到 ,從无限并集性質的定理(1)與定理(2)有 所以最後從(b)有 所以 最後等價於 換句話說 這樣考慮到 就有 所以在本定理的前提下, 對所有 都有 。 (4)等價於「 則 」的條件 若 - 「對所有的 有 」(P)
因取任意 都有: 故 ,換句話說從假設(P)可以推出: - 「對所有 ,」(P')
另一方面, 可等價地展開為: 因為 可等價地展開為: 所以在 的前提下 又可更進一步等價地展開為: 此時考慮到一阶逻辑的定理(Ce),連續使用兩次會有: 這樣的話,若取一個包含所有 的集族: 這樣就有: 而且考慮到 和 ,所以在(P')的前提下,所有的 都在 裡,換句話說, ,故從上小結的結果有: 所以,(P')跟(P)等價。 綜合上面的(a1)、(a2)、和(P'),本定理得證。 |