補題
X を局所コンパクト空間(過去スレ006の128)とする。
K を X のコンパクト部分集合とする。
このとき K ⊂ U となる開集合 U でその閉包がコンパクトなものが存在する。

証明
X は局所コンパクトであるから K の各点 x の開近傍 V_x でその閉包がコンパクトなものが存在する。
K はコンパクトだから K の有限個の点 x_1、...,x_n があり
K ⊂ V_(x_1)∪...∪V_(x_n) となる。
U = V_(x_1)∪...∪V_(x_n) とおけばよい。
証明終