3 votos

Supongamos que $f:[a,b]→\mathbb R$ y $g:[a,b]→\mathbb R$ son ambos continuos. Sea $T=\{x|f(x)=g(x)\}$ . Demuestra que T es cerrado.

En un problema de deberes anterior, demostré que $[a,b]\subset \mathbb R$ está cerrado. Por lo tanto, en el caso de que $f(x)=g(x)$ para todos $x\in [a,b]$ entonces $T=[a,b]$ que está cerrado por una prueba anterior. Se me permite citar ese problema en mi trabajo. Ya que, el caso más grande es $f(x)=g(x)\space \forall x\in[a,b]$ y T se cerraría $T$ sólo puede convertirse en un conjunto más pequeño a partir de este momento. Sin embargo, creo que este problema intenta que demostremos que cualquier subconjunto de un conjunto cerrado, también es cerrado. No sé si esto es cierto, pero esto es lo que mi intuición me dice que el problema es en realidad.

No sé cómo escribir una prueba diciendo que tal vez la tarjeta $T$ es finita y, por tanto, es un subconjunto de la mayor $T$ mencionado anteriormente que está cerrado, por lo que debe estarlo. Sin embargo, si miramos $f(x)=x^2$ y $g(x)=x$ que tienen dos puntos de intersección. En este caso, $T=\{0,1\}$ y por lo tanto mirando la definición de un conjunto cerrado, se requiere que todo punto de acumulación del conjunto, pertenezca al conjunto. Profundizando, mirando la definición de un punto de acumulación, $0,1$ sólo pueden ser puntos de acumulación si cada vecindad de $0$ o $1$ contienen infinitos puntos en $T$ pero $T$ no es infinito. Lo que me lleva a pensar que tal vez cada subconjunto del "mayor" cerrado $T$ mencionado anteriormente no está cerrado.

No estoy seguro de a dónde ir desde aquí.

5voto

Cfr Puntos 2525

$T= \{x \in \mathbb R \mid (f-g)(x)=0\} = (f-g)^{-1}(\{0\})$ es decir $T$ es la imagen inversa bajo $f-g$ del singleton $\{0\}$ . Como $\{0\}$ es cerrado (un conjunto único es cerrado) y $f-g$ continua, $T$ está cerrado.

3voto

Fred Puntos 690

Dejemos que $(x_n)$ sea una secuencia convergente en $T$ con límite $x_0$ . Tienes que demostrar que $x_0 \in T$ .

Para ello, utilice

  1. $f(x_n) =g(x_n)$ para todos $n$ ,

  2. $x_0 \in [a,b],$

  3. $f(x_n) \to f(x_0)$ y $g(x_n) \to g(x_0).$

¿Puede continuar?

2voto

Peter Szilas Puntos 21

$h(x):=f(x)-g(x)$ , $h$ es continua.

$T=$ { $x| h(x)=0$ }.

Entonces $T= h^{-1}$ { $0$ } es cerrado siendo la imagen inversa del conjunto cerrado { $0$ }.

2voto

Thomas Shelby Puntos 121

Supongamos que $y\in[a,b]\setminus T$ . Entonces $a:=|f(y)-g(y)|\gt 0$ . Como $f$ y $g$ son continuos, podemos encontrar un $\delta\gt0$ tal que $$|f(x)-f(y)|\lt \frac a3,\:|g(x)-g(y)|\lt \frac a3$$ siempre que $|x-y|\lt\delta$ . Así que si $|x-y|\lt\delta$ por la desigualdad de triángulos, $$\begin{align*}a=|f(y)-g(y)|&\leq |f(y)-f(x)|+|f(x)-g(x)|+|g(x)-g(y)|\\&\lt\frac a3+|f(x)-g(x)|+\frac a3\end{align*}.$$ Así que $|f(x)-g(x)|\gt \frac a3\gt 0$ siempre que $|x-y|\lt\delta$ . Esto demuestra que $[a,b]\setminus T$ está abierto en $[a,b]$ . Así que $T$ está cerrado.

Obsérvese que si $T$ es denso en $[a,b]$ , $f\equiv g$ en $[a,b]$ .

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X