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Revisión de una prueba de conjunto conectado

Dejemos que $C \subset \mathbb R^n$ un conjunto conectado. Demuestre que si $x$ es un punto límite de $C$ entonces $C \cup {x}$ está conectado.

Primero asumí que $S = C \cup {x}$ está desconectado, entonces, por definición, existen dos subconjuntos $U,V \subset \mathbb R^n$ tal que i) $$S \subset U \cup V$$ ii) $$S \cap U \neq \emptyset$$ y $$S \cap V \neq \emptyset$$ iii) $$S \cap U \cap V = \emptyset$$

Si $C \subset U$ entonces $x \in V$ dado que $S \cap V \neq \emptyset$ y $ V \cap C = V \cap (C \cap U) \subset S \cap U \cap V = \emptyset$ pero luego $V$ sería un barrio de $x$ entonces $V \cap C \neq \emptyset$ dado que $x$ es un punto límite de C, esto significa que $\exists y \in V \cap C = V \cap U \cap C = \emptyset$ que es una contradicción.

Finalmente, S está conectado

Por lo tanto, ineed una revisión de esta prueba si hay algo worng con él, si alguien tiene alguna sugerencia o comentario que sería muy agradable.

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MikeMathMan Puntos 159

La prueba del OP está bien, pero tienen que explicar a dónde van cuando escriben "Si $C \subset U$ ...".

Para que el OP pueda entender y "clavar" su propia prueba, debe tener en cuenta la distinción entre una prueba por contradicción y una prueba por contrapositiva ; leer en este sitio Prueba por contradicción vs Prueba del contrapositivo .

El PO podría encontrar que lo siguiente cristaliza estas ideas.

Premisa: Que $C \subset \mathbb R^n$ y supongamos $x \notin C$ con $x$ un punto límite de $C$ .
Si $C \cup \{x\}$ no está conectado, entonces $C$ no está conectado.

El PO lo establece todo con (i) a (iv), así que partamos de ahí con un esbozo conceptual de la prueba:

Supongamos que $x \in U$ . Entonces $V$ debe contener algunos puntos de $C$ es decir $C \cap V \ne \emptyset$ . Además, como $x$ es un punto límite, $C \cap U \ne \emptyset$ . Así que debemos tener

$\tag 1 C \cap V \ne \emptyset$

y

$\tag 2 C \cap U \ne \emptyset$

Pero entonces los conjuntos abiertos $U$ y $V$ utilizado para "desconectar $C \cup \{x\}$ también trabajan para demostrar que $C$ está desconectado.

Se llega a la misma conclusión si $x \in V$ Así que $C$ no se puede conectar.

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Cfr Puntos 2525

Su prueba está bien.

Sin embargo, hay dos mejoras que yo sugeriría:

  1. $C \cup x$ no es una escritura adecuada. Deberías escribir $C \cup \{x\}$ .
  2. Yo no procedería suponiendo que $X \cup \{x \}$ está desconectado. Supongo que $U, V$ es una cubierta abierta de $X \cup \{x\}$ y demostrar que $U$ o $V$ está vacía. Prefiero no proceder por contradicción cuando puedo.

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