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Demostrar que si un conjunto (en un Sistema Peano) está acotado por encima entonces tiene un elemento mayor

La pregunta se plantea como: Si $\emptyset \neq A \subseteq P$ y $A$ está acotado por encima (es decir $(\exists w)(\forall u)(u \in A \Rightarrow u \leq w)$ entonces $A$ tiene un elemento mayor.

Aquí se supone un Sistema Peano estándar $(P,S,1)$ , donde $P=\mathbb{N}$ , $S(x)=x+1$ y " $1$ " es el número natural uno.

Aquí está mi intento:

Dejemos que $B = \{w : (\forall u)(u \in A \Rightarrow u \leq w)\}$ por lo tanto, por suposición $B$ es un subconjunto no vacío de $P$ Por lo tanto, por el Principio del Número Mínimo, tenemos $(\exists z)(z \in B \land (\forall u)(u \in B \Rightarrow z \leq u))$ .

Si tomamos $z$ el menor elemento de $B$ tenemos que $(\forall u)(u \in A \Rightarrow u \leq z)$ por lo que para cualquier $u \in A$ tenemos $u=z \lor u < z$ Primero, si tenemos algo de $u=z$ tenemos que $z$ es el mayor elemento de $A$ ya que si no es el caso, tendremos que existe otro elemento en $e \in A$ donde $z<p$ lo cual es una contradicción porque cualquier elemento en $A$ son menores o iguales a $z$ .

Pero si nadie $u$ sur $A$ es igual a $z$ como hemos $(\forall u)(u \in A \Rightarrow u < z)$ tenemos también que $(\forall u)(u \in A \Rightarrow S(u) <=z)$ . Primero si $S(u) < z$ tenemos $S(u) \in A$ y por lo tanto $u<S(u)$ Por lo tanto $u$ no es el mayor elemento de $A$ pero si $S(u)=z$ tenemos que $S(u) \notin A$ y $u$ es el mayor elemento de $A$ ya que no hay ningún elemento entre un elemento y su propio sucesor, y como $z=S(u) \in B$ no hay ningún elemento más grande que $u$ que puede pertenecer a $A$ .

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Rick Puntos 6

Tu prueba es correcta en su mayor parte, pero yo cambiaría el último párrafo de tu prueba como sigue.

Después de tratar el caso de que haya algún $u \in A$ tal que $u = z$ suponemos que para todo $u \in A$ tenemos que $u < z$ y afirmo que ahora basta con demostrar que hay $u \in A$ tal que $S(u) = z$ a partir de aquí seguiría la segunda parte de tu último párrafo (la que empieza con "pero si $S(u)=z$ Tenemos que...") y la prueba estaría completa. El problema de tu prueba es que supones que $S(u) = z$ sin especificar que $u \in A$ y, sin embargo, más tarde afirma que $u$ es el más grande elemento de $A$ .

Así es como se puede llenar este vacío. Supongamos por contradicción que no hay $u \in A$ tal que $S(u) = z$ . Desde $\varnothing \neq A$ , hay $u_0 \in A$ y como $S(u_0) \leq z$ y $S(u_0) \neq z$ tenemos que $S(u_0) < z$ Así que $S(u_0) \in A$ . Del mismo modo, como $S(u_0) \in A$ conseguimos que $S(S(u_0)) \in A$ y continuando así obtenemos una secuencia estrictamente creciente de elementos en $A$ $$u_0 < S(u_0) < S(S(u_0)) < \dots,$$ contradiciendo el hecho de que $A$ está acotado por encima. Por lo tanto, nuestra suposición es falsa y existe efectivamente $u \in A$ tal que $S(u) = z$ .

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