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Definiciones equivalentes de Conjuntos Compactos?

Generalmente, compacto conjuntos se definen por cada apertura de la tapa del conjunto de tener un número finito de subcover. Mi profesor nos dio una extraña definición: Un conjunto X se dice compacto si cada subconjunto infinito tiene un punto de acumulación en X. estoy luchando para entender por qué estas dos definiciones son equivalentes. Tengo que usar el último largo de todo el curso, así que pensé que sería bueno que al menos entender por qué es válida la definición.

Ayuda se agradece :)

Todos nuestros conjuntos existen en el plano.

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Pedro Tamaroff Puntos 73748

La proposición Deje $X$ ser un espacio topológico con la de Bolzano Weiertrass de la propiedad. A continuación, cada contables de cobertura de $X$ admite un número finito de subcovering.

La prueba Deje $\{O_1,O_2,\ldots\}$ ser el contable de apertura de la tapa de $X$, por lo que el $X\subseteq\bigcup O_n$. Supongamos que al contrario que ningún conjunto finito de la tapa cubre $X$. A continuación, en particular, $V_n=\bigcup_{k=1}^nO_k$ no cubren $X$ por cada $n$. Así, podemos encontrar para $n=1,2,\ldots$ un punto de $x_n\in X$ que no está en $V_n$, y de tal manera que $x_i\neq x_j$ si $i\neq j$. De hecho, seguimos a la construcción inductivo: supongamos $x_1\in X$ que no está en $V_1$. Entonces existe $x_2\in X$ que no está en $V_2$, y es diferente de $x_1$: si el único punto de $X$ no $V_2$$x_1$, que sería capaz de cubrir $X\setminus \{x_1\}$$V_2$$\{x_1\}$$V_1$. Supongamos que hemos encontrado $x_1,\ldots,x_k$ todos distintos en $X$$x_i\notin V_i$. A continuación, podemos encontrar $x_{i+1}\in X$ no $V_{i+1}$; pero, además, distinto de todos los otros puntos, porque si los únicos puntos de $X$ no $V_{i+1}$ estaban entre el conjunto finito $\{x_1,\ldots,x_i\}$, se podría cubrir la $X\smallsetminus \{x_1,\ldots,x_i\}$$V_{i+1}$$\{x_1,\ldots,x_i\}$$V_1\cup \cdots\cup V_i$, contrariamente a nuestra hipótesis. Esto significa que el subconjunto obtenido $\{x_1,\ldots,x_n,\ldots\}$ es infinito. Este debe tener un punto de acumulación, $x\in X$. Por lo tanto $x\in O_m$ algunos $m$, e $O_m$ contiene infinitamente muchas de las $x_n$. En particular, podemos optar $k>m$ $x_k\in O_p\subseteq V_p\subseteq V_k$ contradiciendo la construcción de la $x_k$. De ello se deduce que debe existir una contables subcover. $\blacktriangleleft$

La proposición Deje $X$ ser un espacio topológico que es segundo contable, es decir, existe una contables de base para la topología en $X$. A continuación, $X$ es Lindelöf, es decir, toda cubierta abierta de a $X$ admite una contables subcover.

La prueba Deje $\mathcal O=\{O_\alpha\}_{\alpha\in A}$ ser un abierto de la cubierta. Deje $\mathscr B=\{B_n\}_{n\geqslant 1}$ ser una contables de la base. Recordar esto significa que cada conjunto abierto de $X$ es una unión de open básica establece en $\mathscr B$. Ahora coger $x\in X$, y deje $O$ ser un conjunto abierto que contiene a $x$. A continuación, $x\subseteq B_i\subseteq O$ algunos $i$ $\mathscr B$ es una base. Para cada una de las $x\in X$ y cada una de las $O_\alpha$$\mathcal O$; podemos encontrar $B_j$ tal que $x\in B_j\subseteq O_{\alpha}$. La colección de $J$ $j$ es contable, y ahora podemos elegir para cada una de las $j$ un índice de $\alpha(j)$ que $B_j\subseteq O_{\alpha(j)}$. La colección de $\{O_{\alpha(j)}\}$ es así contables, y cubre $X$; como queríamos. $\blacktriangleleft$

Teorema Deje $X$ ser una segunda contables espacio topológico. A continuación, $X$ es compacto si y sólo si tiene la de Bolzano Weietrass de la propiedad. En particular, la métrica de los espacios segunda contables, por lo tanto un espacio métrico es compacto si y sólo si tiene la de Bolzano Weiertrass de la propiedad.

La prueba de Esto se deduce directamente de las dos propuestas anteriores. $\blacktriangleleft$

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