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¿Qué secuencias son Cauchy en todas las métricas para una topología determinada?

Métricas diferentes para la misma topología puede tener diferentes conjuntos de secuencias de Cauchy. Pero estoy interesado en cuáles son las secuencias de Cauchy en todas las métricas para una determinada topología. Para un completamente metrizable topología, la respuesta es obvia: las secuencias convergentes. (Donde la convergencia es una propiedad de la topología independiente de la métrica.)

Pero mi pregunta es, si una topología es metrizable, pero no completamente metrizable (como $\mathbb{Q}$ con el estándar de la topología), es posible que no secuencias convergentes a ser de Cauchy en todas las métricas para una determinada topología?

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user2318170 Puntos 160

Las secuencias que son de Cauchy para cada compatibles métrica en $X$ son exactamente (topológicamente) secuencias convergentes. Cada secuencia convergente es fácilmente visible a ser de Cauchy para cada compatibles métrica, por lo que estamos preguntando acerca a la inversa.

Así que vamos a $(x_n)$ ser una secuencia en un espacio metrizable $X$ que es no convergente. Elegir una métrica $\delta$ a $X$. Si $(x_n)$ no $\delta$-Cauchy, hemos terminado.

De lo contrario, si $(x_n)$ es $\delta$-Cauchy, vamos a $\overline{X}$ ser la finalización de $X$ con respecto al $\delta$. Ahora $(x_n)$ converge a un único punto límite $x\in \overline{X}$, e $\overline{X}$ es completamente metrizable. Deje $Y = \overline{X}\setminus \{x\}$. Tenemos $X\subseteq Y\subseteq \overline{X}$, e $Y$ es un subconjunto abierto de $\overline{X}$. Es un teorema que un subespacio de un espacio metrizable es completamente metrizable si y sólo si es $G_\delta$. En particular, existe una compatibilidad completa de métricas de $\delta'$ a $Y$. Pero $(x_n)$ no es convergente en $Y$, por lo que no es $\delta'$-Cauchy. La restricción de $\delta'$ a $X$ es compatible medida en que $(x_n)$ no es de Cauchy.

Ser un lógico, la primera referencia que puede apuntar a por el teorema acerca de $G_\delta$ subespacios es Clásica Descriptivo de la Teoría de conjuntos por Kechris, Teorema I(3.11). Pero en el caso de la eliminación de un solo punto de $y$, no es difícil escribir un explícito $\delta'$ que trabaja: $$\delta'(a,b) = \delta(a,b)+\left|\frac{1}{\delta(a,y)} - \frac{1}{\delta(b,y)}\right|.$$

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