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Operador de cierre y problema topológico

Declaración

Si $c:\mathcal P(X) \to \mathcal P(X)$ es un operador de cierre en $X$ entonces el conjunto $\tau=\{U \in \mathcal P(X) : c(X \setminus U)=X \setminus U\}$ es una topología en $X$ .

Primero déjame escribir las propiedades de un operador de cierre

1) $c(\emptyset)=\emptyset$ ,

2) si $A \in \mathcal P(X)$ entonces $A \subset c(A)$ ,

3)si $A \in \mathcal P(X)$ entonces $c(c(A))=c(A)$ ,

4) si $A, B \in \mathcal P(X)$ entonces $c(A \cup B)=c(A) \cup c(B)$

Usando estos axiomas, podría demostrar $X \in \tau$ e intersección finita de elementos en $\tau$ permanece en $\tau$ .

No pude mostrar $\emptyset \in \tau: c(X \setminus \emptyset)=c(X)$ Ahora no estoy tan seguro de qué axiomas podría usar para demostrar $c(X)=X$ .

Y para la unión arbitraria de elementos en $\tau$ Tengo que demostrar que $c(X \setminus \bigcup_{i \in I} U_i)=X \setminus \bigcup_{i \in I} U_i$ . La inclusión $X \setminus \bigcup_{i \in I} U_i \subset c(X \setminus \bigcup_{i \in I} U_i)$ se cumple en 2), ¿cómo podría demostrar la otra inclusión?

Agradecería cualquier ayuda.

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iturki Puntos 106

Para demostrar $c(X) = X$ Obsérvese que por 2, $X \subseteq c(X)$ . $c : \mathcal{P}(X) \rightarrow \mathcal{P}(X)$ . Así $c(X)$ es un subconjunto de $X$ . El único subconjunto de $X$ que contiene $X$ es $X$ sí mismo. Por lo tanto $c(X) = X$ .

Para una unión arbitraria, sea $V_i = X \backslash U_i$ . Tenga en cuenta que $X - \bigcup_{i \in i} U_i = \bigcap V_i$ . Para cada $j \in I$ , $\bigcap_{i \in \omega} V_i \subseteq V_j$ . Por lo tanto, según 2, para todo $j$ , $c(\bigcap_{i \in \omega} V_i) \subseteq c(V_j) = V_j$ . Por lo tanto $c(\bigcup_{i \in I}{V_i}) \subseteq \bigcap_{i \in I} V_i$ . Esto da la dirección que estabas buscando.


Para la demostración anterior, se requiere la siguiente propiedad del operador de cierre: si $A \subseteq B$ entonces $c(A) \subseteq c(B)$ .

Para demostrarlo, obsérvese que $B = (B - A) \cup A$ . Por lo tanto, por 3, $c(B) = c(B - A) \cup c(A) \supseteq c(A)$ .

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