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Los conjuntos discretos en ciertos espacios métricos son contables

Recientemente he comenzado mi primer curso de análisis real, y estamos estudiando los espacios métricos de los Principios del Análisis Matemático de Rudin (Baby Rudin).

Tenemos la siguiente definición:

Dejemos que $(X,d)$ sea un espacio métrico, y $A \subset X$ . Un punto $p \in A$ se dice que está aislado si $p$ no es un punto límite de $A$ . Además, $A$ se dice que es discreto si todos sus puntos están aislados.

Ahora, considere $\mathbb{R}^{n}$ con la métrica habitual $d(x,y)=|x-y|$ . Demostrar que si $A \subset \mathbb{R}^{n}$ es discreto, entonces es a lo sumo contable.

Lo que tenía en mente era algo parecido a:

Como sabemos que para cada $p \in A$ existen algunos $r \in \mathbb{R}$ tal que $B_{r}(p) \cap A = \left \{ p \right \}$ . Podemos encontrar algunos racionales $q$ con $0<q<r$ y aislar $p$ con la bola de radio $q$ . A continuación, definimos una función que asigna a cada $p$ dijo $q$ . Si dicha función fuera inyectiva, habríamos terminado, pero no sé cómo hacerlo, ya que todos los puntos de $A$ podría muy bien ser aislado por un número finito de reales diferentes $r$ .

¿Alguna idea? Gracias de antemano.

P.D.: Ya he demostrado anteriormente que un conjunto discreto $A \subset \mathbb{R}^{n}$ es compacto si y sólo si es finito. Pero no se le ocurrió ninguna forma útil de aplicar esto al problema en cuestión.

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bof Puntos 19273

Una pista. Demuestre que para cada punto $p\in A$ hay un balón abierto $B$ con racionalidad centro y el radio, tal que $B\cap A=\{p\}$ . (Es decir, el radio es un número racional, el centro es un punto en $\mathbb R^n$ todas cuyas coordenadas son números racionales). El conjunto de todas estas bolas es contable.

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En referencia a la pista, hacemos lo siguiente. Elegimos r real positivo tal que B:= cierre de B(p,r), no tiene ningún punto de A distinto de p.Sea (r(n)) una secuencia de coordenadas racionales en B(p,r)tal que converge a p.Sea s(n)=d(r(n),bdB) y sea p(n)=d(r(n),p) para todo n. p(n) converge a 0 y s(n) converge a r. Sea v(n)=s(n)-2p(n) para todo n.Así v(n) converge a r.Como r es positivo, existe N un número natural, Tal que v(N)=s(N)-2p(N)es positivo.Por lo tanto 2p(N) es estrictamente menor que s(N). B(r(N),2p(N)) está contenida en B(p,r) ya que las bolas euclidianas son convexas y las rectas en los espacios euclidianos son conexas. Ahora existe un racional positivo t tal que t está entre p(N) y 2p(N). Por lo tanto, B(r(N),t) está dentro de B y por lo tanto B(r(N),t) tiene p como único punto de A. (Nótese que p está en B(r(N),t)). Por lo tanto es la prueba.

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