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¿Hay un espacio de Hausdorff no localmente compacto en el que todo infinito compacto conjuntos (de los cuales hay es por lo menos uno) tiene innumerables interiores?

Aquí está el material de fondo de la que estoy trabajando:

  • El conjunto de Cantor es un incontable compacto Hausdorff subespacio de $\mathbb{R}$ con vacío interior.
  • En un localmente compacto Hausdorff espacio sin puntos aislados, cada contables conjunto vacío interior.
  • Los números racionales con la topología de subespacio no es localmente compacto Hausdorff espacio en el que todos compacto de los juegos de vacío interior.

Estoy tratando de encontrar a un no-localmente compacto Hausdorff espacio en el que hay infinidad de conjuntos compactos, y donde todo el infinito compacto de los juegos de innumerables interiores. Supongo que el ejemplo será un exótico función de espacio.

Primero me plantea esta pregunta sin especificar que debe haber al menos un infinito conjunto compacto, y esto fue resuelto por Stefan H. en este sitio. Luego le hice esta versión actualizada de la pregunta, la cual fue resuelta por Dejan Govc.

3voto

richard Puntos 1

Parece que el siguiente.

En el último de obtener una respuesta positiva, debido a las siguientes

Lema. Cada infinita localmente compacto Hausdorff espacio de $X$ contiene un infinito subespacio cerrado con una contables interior.

Así que si usted tiene un infinito compacto subespacio $X$ de un espacio de Hausdorff $Z$ $X$ contiene un infinito subespacio cerrado con una contables interior no sólo en $Z$, pero incluso en $X$.

La prueba del Lema. Supongamos que a la inversa. Deje $Y=\{y_n:n\in\omega\}$ ser arbitraria contables infinito subconjunto de $X$. Entonces el conjunto $\overline Y$ es incontable. Deje $x\in \overline Y\backslash Y$ ser un punto arbitrario. Desde el espacio de $X$ es Hausdorff, para cada número $n\in\omega$ existen abiertos disjuntos vecindarios $U_n$ $V_n$ de los puntos de $y_n$ $x$ respectivamente. El conjunto $\overline Y\backslash\bigcup U_n $ es un conjunto cerrado con un vacío interior y por lo tanto es finito. Entonces el conjunto $\overline Y\cap \bigcap V_n\subset \overline Y\backslash\bigcup U_n$ es finita. Por lo tanto el punto de $x$ tiene una contables pseudocharacter $\psi(x,\overline{Y})$ en el espacio de $\overline {Y}$. Desde el espacio de $X$ es localmente compacto, existe un abierto vecindario $V$ de el punto de $x$ de manera tal que el conjunto $\overline V$ es compacto. A continuación,$\psi(x,\overline{Y\cap V})\le \psi(x,\overline{Y})\le\omega$. Desde el espacio de $\overline {V\cap Y}$ es compacto, el carácter $\chi(x,\overline {V\cap Y})$ es contable. Desde el set $Y$ es denso en el espacio de $\overline{V\cap Y}$$x\not\in Y$, existe una secuencia $\{x_n\}$ de distintos puntos del conjunto $Y$ convergentes a $x$. Entonces el conjunto $\{x_n\}\cup\{x\}$ es una contables infinito conjunto compacto, y por lo tanto, un infinito subconjunto cerrado del espacio de $X$ con contables interior, una contradicción.$\square$

La actualización. Por otra parte, podemos mejorar el Lema a

Lema 2. Cada infinito espacio de Hausdorff $X$ contiene un infinito subespacio cerrado con una contables interior.

Prueba. Supongamos que a la inversa. Deje $Y=\{y_n:n\in\omega\}$ ser arbitraria contables infinito subconjunto de $X$. Entonces el conjunto $\overline Y\backslash Y$ es incontable. Para cada una de las $n\in\omega$ definimos por inducción abierto vecindario $U_n$ de el punto de $y_n$ de manera tal que un conjunto $Z_n=\overline Y\backslash (Y\cup\bigcup_{i\le n} U_i)$ es infinita y un punto de $z_n\in Z_n$ tal que todos los puntos de $z_i$ son distintos e $z_i\not\in U_n$ por cada $i<n$. Si para cada uno de los vecindarios $U$ de el punto de $y_0$ el conjunto $\overline Y\backslash (Y\cup U)$ es finito, entonces para cualquier contables infinito subconjunto $Z$ del conjunto de $\overline Y\backslash Y$ el conjunto $Z\cup \{y_0\}$ es una contables conjunto compacto, una contradicción. Por lo tanto, podemos elegir un abrir vecindario $U_0$ de el punto de $y_0$ de manera tal que el conjunto $Z_0=\overline Y\backslash (Y\cup U)$ es infinita y un punto de $z_0\in Z_0$. Si para cada uno de los vecindarios $U$ de el punto de $y_1$ el conjunto $Z_0\backslash U$ es finito, entonces para cualquier contables infinito subconjunto $Z$ del conjunto de $Z_0$ el conjunto $Z\cup \{y_1\}$ es una contables conjunto compacto, una contradicción. Por lo tanto, podemos elegir un abrir vecindario $U_1\not\ni z_0$ de el punto de $y_1$ de manera tal que el conjunto $Z_1=Z_0\backslash U_1$ es infinita y un punto de $z_1$$Z_1\backslash\{z_0\}$, y así sucesivamente. A continuación, $\overline{\{z_n:n\in\omega\}}\subset\overline{Y}\backslash\bigcup U_n$ es un lugar denso cerrado infinito subconjunto del espacio de $\overline Y$, una contradicción.$\square$

Update 2. Por otra parte, podemos probar

La proposición. Cada infinito espacio de Hausdorff $X$ contiene infinitamente muchos que no son puntos aislados contiene también una infinita subconjunto cerrado con vacío interior.

Prueba. Supongamos que a la inversa. Denota el conjunto de todos los puntos aislados de a$X$$X'$. Deje $Y=\{y_n:n\in\omega\}\subset X'$ ser arbitraria contables subconjunto infinito. Está claro que $\overline Y\subset X'$.

Vamos a necesitar los siguientes

Lema 3. No hay infinito subconjunto $Z$ del conjunto de $X'$ y un punto de $x\in X$ tal que para cada vecindario $U$ de el punto de $x$ el conjunto $Z\backslash U$ es finito.

Prueba. Supongamos que a la inversa. Entonces el conjunto $Z_0=Z\cup \{x\}$ es un conjunto compacto. Por otra parte, vamos $y\in Z_0\backslash \{x\}$ ser un punto arbitrario. Existen abiertos disjuntos conjuntos de $U\ni x$$V\ni y$. Por lo tanto $V\cap Z_0$ es finita barrio de el punto de $y$. Por lo tanto, el espacio de $Z_0\backslash \{x\}$ es discreto. El conjunto $Z_0$ es cerrado en $X$ como subconjunto compacto. Desde el set $Z_0$ es infinito, existe un no-vacío abierto subconjunto $V$ $X$ tal que $V\subset Z_0$. Desde el set $Z_0\backslash \{x\}$ es denso en $Z_0$, existe un punto de $y\in V\cap (Z_0\backslash \{x\})$. Desde el espacio de $Z_0\backslash \{x\}$ es discreto, existe un entorno $W$ de el punto de $y$ tal que $W\cap (Z_0\backslash \{x\})$ es un singleton. Pero, a continuación, un conjunto $W\cap V\subset W\cap (Z_0\backslash \{x\})$ es un singleton, una contradicción, porque todos los puntos del conjunto $Z_0\backslash \{x\}\subset X'$ no son aislados. $\square$

Ahora vamos a considerar dos casos.

$1.$ El conjunto $\overline Y\backslash Y$ es infinito. Para cada una de las $n\in\omega$ definimos por inducción abierto vecindario $U_n$ de el punto de $y_n$ de manera tal que un conjunto $Z_n=\overline Y\backslash (Y\cup\bigcup_{i\le n} U_i)$ es infinita y un punto de $z_n\in Z_n$ tal que todos los puntos de $z_i$ son distintos e $z_i\not\in U_n$ por cada $i<n$. Por el Lema 3, existe un abierto vecindario $U_0$ de el punto de $y_0$ de manera tal que el conjunto $ Z_0=\overline Y\backslash (Y\cup U)$ es infinito. Elige un punto arbitrario $z_0\in Z_0$. De nuevo por el Lema 3, existe un abierto vecindario $U_1\not\ni z_0$ de el punto de $y_1$ de manera tal que el conjunto $Z_1=Z_0\backslash U_1$ es infinito. Elige un punto arbitrario $z_1\in Z_1\backslash\{z_0\}$, y así sucesivamente. A continuación, $\overline{\{z_n:n\in\omega\}}\subset\overline{Y}\backslash\bigcup U_n$ es un lugar denso cerrado infinito subconjunto del espacio de $\overline Y$, una contradicción.

$2.$ El conjunto $\overline Y\backslash Y$ es finito. Desde $\overline Y\subset X'$, sin pérdida de generalidad, podemos asumir que $\overline Y=Y$. Para cada una de las $n\in\omega$ definimos por inducción abierto vecindario $U_n$ de el punto de $y_n$ de manera tal que un conjunto $Z_n=Y\backslash \bigcup_{i\le n} U_i$ es infinita y un punto de $z_n\in Z_n$ tal que todos los puntos de $z_i$ son distintos. Por el Lema 3, existe un abierto vecindario $U_0$ de el punto de $y_0$ de manera tal que el conjunto $Z_0=Y\backslash U_0$ es infinito. Elige un punto arbitrario $z_0\in Z_0$. De nuevo por el Lema 3, existe un abierto vecindario $U_1$ de el punto de $y_1$ de manera tal que el conjunto $Z_1=Z_0\backslash U_1$ es infinito. Elige un punto arbitrario $z_0\in Z_1\backslash\{z_0\}$, y así sucesivamente. Poner $Z=\{z_i:i\in\omega\}$. A continuación,$\overline Z\subset\overline Y=Y$. Deje $y\in Y$. A continuación, $y=y_n$ algunos $n\in\omega$. Entonces la intersección $U_n\cap Z\subset U_n\cap (Z\backslash Z_n)$ es un conjunto finito. Por lo tanto, $Z$ es un discreto (en particular, una cerrada) subconjunto del espacio de $X$. Supongamos que el conjunto $Z$ tiene un no-vacío interior. Entonces existe un no-vacío conjunto abierto $U$ tal que $U\subset Z$. Entonces existe un número $n$ tal que $U_n\cap U$ es un conjunto abierto no vacío. Pero $U_n\cap U\subset U_n\cap Z$ es un singleton, una contradicción, porque todos los puntos del conjunto $Z$ no son aislados. $\square$

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