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En $\forall d \in \mathbb{N}\forall m \in \mathbb{N} \exists r\in \mathbb{N}: \frac{1}{4}r^d \leq m \leq \frac{1}{2}r^d$ ?

En el libro Random Walks and Heat Kernels on Graphs de M.T. Barlow, en la demostración del teorema 3.26, que la desigualdad isoperimétrica se cumple para $\mathbb{Z}^d$ el autor afirma que podemos elegir y $r$ tal que $\frac{1}{4} r^d \leq \mu(A) \leq \frac{1}{2} r^d$ con $A \subset \mathbb{Z}^d $ finito.

Aquí $\mu(A) := \sum_{x \in A}\sum_{y \in V} \mu_{xy}$ y suponemos que $\mu_{xy} = 1$ si $x$ es vecino de $y$ y $0$ de lo contrario.

Dado que más adelante exigimos que podamos elegir $d$ -dim. cubos que contienen $r^d$ puntos asumo que $r\in \mathbb{N}$ . Sin embargo no veo cómo se puede demostrar que efectivamente para cada subconjunto finito $A$ tal $r$ existe.

Ya he intentado elegir un $r$ vía $\lceil (2\mu(A))^{1/d} \rceil$ donde, sin embargo, tuve problemas con el exponente.

Un enfoque alternativo consistiría en demostrar la afirmación, posiblemente más contundente, de que $\mathbb{N}\subset \bigcup_{r\in \mathbb{N}}[\frac{1}{4}r^d,\frac{1}{2}r^d ]$ lo cual tampoco sé cómo demostrar o refutar.

Muchas gracias por su ayuda.

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No estoy seguro de haber entendido bien el tema.

Significa que cualquier $d,m\in\mathbb N$ entonces debemos ser capaces de encontrar $r\in\mathbb N$ que $\frac{1}{4}r^d\le m\le \frac{1}{2}r^d$ ?

Si es así, observamos en primer lugar que $r>1.$ Eligiendo $d$ lo suficientemente grande como para que $2^d>4m$ tenemos $$2>(4m)^{\frac{1}{d}}\ge r\ge (2m)^{\frac{1}{d}}\ge 1.$$ Por lo tanto, no hay $r\in\mathbb N$ que satisface la desigualdad deseada $\Box$

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