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¿Si $A$ y $B$ don ' t contienen rayos, puede $Conv(A\cup B)$ contienen un rayo?

Deje $X$ ser una normativa espacio y deje $A,B\subseteq X$ no puede ser vacío cerrado conjuntos convexos con $0\in A\cap B$ de tal manera que no contienen los rayos de la forma $\{tx:t\ge 0\}$ (para algunos $x\in X$).

Se puede asegurar que $Conv(A\cup B)$ no contiene ningún rayo de la forma $\{tx:t\ge 0\}$ algunos $x\in X$?

Pensé que esto es cierto, pero ahora no estoy seguro. Traté de demostrar que si $Conv(A\cup B)$ contiene un rayo, a continuación, de modo de do$A$$B$, pero yo no podía hacer esto.

Cualquier sugerencias?

Editado: he añadido que $A,B$ están cerrados.

4voto

stewbasic Puntos 590

En dimensiones finitas, es suficiente para suponer $A$ $B$ están abiertos o cerrados; de hecho, hemos

Si $X$ es finito dimensionales, $A$ es convexa, contiene $0$, no contiene ray, y es ilimitado, a continuación, $A$ no está ni cerrado ni abierto.

De hecho, pick $a_n\in A$$|a_n|\geq n$. Porque la unidad de la esfera es compacto, pasando a una larga podemos suponer $a_n/|a_n|\to a$$n\to\infty$. Desde $A$ no contiene ray, existe $t>0$$ta\notin A$. Para $n>t$ tenemos $|a_n|>t$, lo $ta_n/|a_n|\in A$. Esto converge a $ta$, lo $A$ no puede ser cerrado. Si $A$ está abierto, a continuación, $B(0,r)\subseteq A$ algunos $r>0$. A continuación, $A$ contiene $\frac{r(|a_n|a-a_n)}{2||a_n|a-a_n|}$, por lo que contiene $$ \frac{r(|a_n|a-a_n)+ra_n}{2||a_n|a-a_n|+r} =\left(\frac{r|a_n|}{2\left||a_n|a-a_n\right|+r}\right). $$ Así $$ 2\left|a-a_n/|a_n|\right|+r/|a_n|>r/t, $$ dando una contradicción como $n\to\infty$.

Ahora considere el siguiente subconjunto de $\ell_1$: $$ A=\left\{x\in\ell_1\mediados de x_i\in[0,1]\text{ para }i>0\text{ y }\|x\|_1=2x_0\right\}. $$ Es fácil ver que $A$ es cerrado y convexo. Deje $\mu:\ell_1\to\ell_1$ ser lineal mapa que cambia el signo de todos, pero la primera entrada, y deje $B=\mu(A)$. Fix $n$ y considerar la secuencia de $x$ dada por $x_0=n$, $x_i=1$ para $1\leq i\leq n$, $x_i=0$ para $i>n$. A continuación,$x\in A$$\mu(x)\in B$, y $$ \frac12(x+\mu(x))=(n,0,0,\ldots). $$ Desde $n$ fue arbitraria, $\mathrm{conv}(A\cup B)$ contiene el rayo atravesado por $(1,0,0,\ldots)$.

Por último, sin una abierta o cerrada de la asunción, la declaración de falla incluso en $\mathbb R^2$: $$ A=\{(x,y)\mid y\geq x^2,\,x>0\}\cup\{(0,0)\}, $$ $$ B=\{(x,y)\mid y\geq x^2,\,x<0\}\cup\{(0,0)\}. $$

2voto

Khang Puntos 1

Si ${tx\mid t\geq 0} \subset {\rm conv}\ A\cup B$ $x\neq 0$, entonces hay $x_i > 0 $.

$\pii:\prod{i=1}^\infty\ \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}$, entonces $$\pi_i\ {\rm conv}\ A\cup B\supseteq {t\mid t\geq 0} $ $

Por lo tanto, podemos suponer que $\pi_i\ A={t\mid t\geq 0}$.

Por lo tanto $(\cdots 0, 0, _ \underbrace {t} {\stackrel {i\textrm {-th}} {\text {coordenada}}}, 0, \cdots) \in A, \ t\geq 0 $ por lo que es una contradicción.

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