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¿Por qué el teorema de Baire se llama teorema de la categoría?

En mi libro de texto de análisis funcional está la afirmación:

Esto se llama a menudo el teorema de la categoría, por la siguiente razón. Sea $S$ sea un espacio métrico completo o un espacio de Hausdorff localmente compacto. Si $\left\{ E_i \right\}$ es una colección contable de subconjuntos no densos subconjuntos de $S$ y si $V_i$ es el complemento de $\bar{E}_i$ entonces cada $V_i$ es denso en $S$ y la conclusión del teorema de Baire es que $\bigcap V_i \neq \emptyset$ .por lo tanto $S \neq \bigcup E_i$ .

¿Por qué es $V_i$ ¿Densidad?

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Adam Bergmark Puntos 2337

A petición de @PaulFrost.

Establecer $V_i = S \setminus \overline{E_i}$ para $i \in I$ , donde $I$ es un conjunto contable de índices. Recordemos que, dado un espacio topológico $(X, \tau)$ y $B \subseteq X$ uno tiene $$ \overline{B} = X \setminus (X \setminus B)^{\circ}.$$ Quiere demostrar que $\overline{V_i} = S.$ Tenemos que $$\overline{V_i} = \overline{S \setminus \overline{E_i}} = S \setminus \left( S \setminus (S \setminus \overline{E_i})\right)^\circ = \mbox{you fill the gap} = S \setminus \emptyset = S.$$

Para rellenar el hueco, utilice el hecho de que $E_i$ no es denso en ninguna parte $S$ y nota que $B = X \setminus (X \setminus B)$ para cualquier $B \subseteq X$ , donde $(X, \tau)$ es un espacio topológico.

Para la pregunta del título, la conclusión del teorema podría haberse escrito simplemente como $S$ es la segunda categoría en sí misma ( enlace ). Informalmente, las categorías de Bair indican que los conjuntos de primera categoría son "pequeños" o "insignificantes", y los de segunda categoría son "grandes". La terminología de los conjuntos de primera y segunda categoría es independiente de la teoría de las categorías.

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