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Mostrar$\alpha^{-1}$ es un corte de Dedekind

Enunciado del problema:

Debido a un arbitrario positivo Dedekind Corte $\alpha = A|B$, probar que las siguientes

$\begin{align*}\alpha^{-1} &= C|D \\ &= \{r\in\mathbb{Q}: r\leq 0 \text{ or } \exists b\in B, \text{ not the smallest element of } B, r = \frac{1}{b} \}|\text{ rest of } \mathbb{Q}\end{align*}$

es un Dedekind Corte.

Un Dedekind Corte $X|Y$ cumple tres condiciones:

  1. $X\cup Y = \mathbb{Q}, X\neq\emptyset, Y\neq\emptyset, X\cap Y\neq\emptyset$
  2. Si $x\in X$ e $y \in Y$ entonces $x<y$.
  3. $X$ no tiene ningún elemento más grande.

Prueba de intento:

  1. $0\in C, \frac{1}{a}\in D$ desde $\frac{1}{a}\not\in C$ para todos los $a\in A$ y trivialmente de la definición de las $C\cup D=\mathbb{Q}, C\cap D = \emptyset$.
  2. $c<\frac{1}{\inf(B)}\leq d\hspace{1mm}\forall c\in C \hspace{1mm}\forall d\in D$ (INCORRECTO)
  3. Supongamos $C$ tiene un elemento maximal $\gamma$. Entonces es cierto que $\gamma < \frac{1}{b}$ a partir de la definición. Pero, a continuación, $\gamma = \frac{\gamma}{2} + \frac{\gamma}{2} < \frac{\gamma}{2} + \frac{1}{2b} < \frac{1}{2b} + \frac{1}{2b} = \frac{1}{b}$. Así que no hay ningún elemento maximal de a$C$. (INCORRECTO)

Por lo $\alpha^{-1}$ es un corte.


Sospecho que muestra $\alpha \cdot \alpha^{-1} = 1$ no es trivial, pero se los dejo para otro post.

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Paramanand Singh Puntos 13338

Desde $\alpha=A|B$ es positivo Dedekind corte no es un miembro positivo $a\in A$. Además, ya $a\in A$ tenemos $a<b$ para todos los $b\in B$. Y, por tanto, $1/b<1/a$ para todos los $b\in B$.

El corte $\beta=C|D$ como se describe en la pregunta es tal que $C$ contiene $0$ y todos los negativos racionales y más positivos racionales de la forma $1/b$ donde $b\in B$ (e $b$ no es el menos de los miembros de $B$). Todos los números están a menos de $1/a$ como se mencionó en el párrafo anterior. Por lo tanto el conjunto de $C$ es no vacío y acotado arriba por lo que es un subconjunto de a$\mathbb{Q} $. Por definición, $D=\mathbb {Q} - C$ y ahora está claro que $D$ también es no vacío y subconjunto de $\mathbb {Q} $ e $C\cup D=\mathbb {Q}, C\cap D=\emptyset$. La primera condición para ser un Dedekind corte es satisfecho por $\beta$.

Para la segunda condición deje $x\in C, y\in D$. Desde $C, D$ son distintos, no podemos tener $x=y$. Tenga en cuenta que $y>0$ como todos los números negativos y $0$ mentira en $C$. Si $x>y$ entonces ambos $x, y$ son positivos y desde $x\in C$ tenemos $1/x\in B$ e $1/y>1/x$ implica que $1/y\in B$. Y, por tanto, $y\in C$ que es contrario a nuestra hipótesis. Por lo tanto, no podemos tener $x>y$ e este modo, estamos obligados a concluir que $x<y$. Así, la segunda condición para ser un Dedekind corte también es verificado por $\beta$.

La tercera condición es fácil. Si $C$ tiene un miembro más grande $c$ entonces $c>0$ e $1/c\in B$ e $1/c$ no es el menos de los miembros de $B$. Así que hay algo de positivo $b\in B$ con $b<1/c$. Ahora elija un $b'$ con $b<b'<1/c$ , de modo que $b'\in B$ y claramente $b'$ no es el menos de los miembros de $B$. Por lo tanto $1/b'\in C$. Pero $1/b'>c$ y esto contradice que $c$ es el miembro más grande de $C$. Por lo tanto, $C$ no tiene el miembro más grande. De ello se desprende que $\beta=C|D$ es un Dedekind corte.

He utilizado el símbolo de $\beta$ en lugar de $\alpha^{-1}$ porque todavía tenemos que demostrar que $\alpha\beta=\beta\alpha=1$.


No hay necesidad de lidiar con cosas como $\inf B$. La idea de un Dedekind corte requiere conocer las operaciones básicas sobre los racionales como $+, -, \times, /, <, >$ y nada más. Por lo tanto, es la ruta más fácil para una teoría de los números reales. Uno no debe tratar de pensar profundamente y a la vez lidiar con un Dedekind corte.

Es bastante irónico que una idea tan simple tomó un largo tiempo para venir y es aún más irónico que es enseñado en los cursos de pregrado. Cualquier persona que sepa sumar/restar/multiplicar/dividir/comparar racionales y tiene un poco de conocimiento básico de la teoría de conjuntos puede entender estas ideas.

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