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El producto cartesiano infinito de conjuntos contables es incontable

Sea $\{E_n\}_{n\in\mathbb{N}}$ sea una secuencia de conjuntos contables y sea $S=E_1\times\cdots\times E_n\times\cdots $ . Mostrar $S$ es incontable. Demostrar que la misma afirmación es válida si cada $E_n=\{0,1\}$ .

Por la definición de producto cartesiano de conjuntos,

$$\displaystyle S=\Pi_{n\in\mathbb{N}} \{f\colon\mathbb{N}\rightarrow\cup_{n\in\mathbb{N}}E_n\mid\forall n, f(n)\in E_n\}$$

Si $E_n=\{ 0,1\}$ entonces

$$\displaystyle S_{01}=\Pi_{n\in\mathbb{N}}\{0,1\}=E^{\mathbb{N}}$$ donde $E=\{0,1\}$ .

Por un teorema, $\cup_{n\in\mathbb{N}} E_n$ es contable ya que la secuencia es contable.

No estoy seguro de cómo seguir a partir de aquí para mostrar $S$ es incontable. ¿Podemos decir algo sobre la función $f$ que mapea un $\mathbb{N}$ a otra unión contable de secuencia de conjuntos contables?

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user326210 Puntos 26

Si los conjuntos $A_i$ son todas contablemente infinitas, entonces el producto $A$ también es contablemente infinito. El argumento es el siguiente: si el producto $A$ es contablemente infinito, entonces se pueden enumerar todos los elementos de $A$ como una secuencia contable como ésta:

$$x_1=\langle a_1, b_1,c_1,d_1,\ldots\rangle\\ x_2=\langle a_2, b_1,c_1,d_1,\ldots\rangle\\ x_3=\langle a_1,b_2,c_1,d_1,\ldots\rangle\\ x_4=\langle a_2,b_2,c_1,d_1,\ldots\rangle\\\vdots$$

(El orden exacto no importa; lo único que importa es que todos los elementos en $A$ aparecen en esta secuencia, por asunción).

Puede utilizar un argumento diagonal para definir un miembro de $A$ que no aparece en esta lista. Como se supone que la lista contiene todos los elementos de $A$ será una contradicción; por lo tanto $A$ es incontable.

Definir el miembro $y=\langle a,b,c,d,\ldots\rangle \in A$ como sigue. Para el primer elemento de $y$ elija un elemento de $A_1$ que es diferente del primer elemento de $x_1$ . Esto garantiza que $y\neq x_1$ . Para el segundo punto de $y$ elija un elemento de $A_2$ que es diferente del segundo elemento de $x_2$ . Esto garantiza que $y\neq x_2$ . Y así sucesivamente.

El miembro resultante $y$ es miembro del producto $A=A_1\times\ldots$ porque elegimos su primer elemento de $A_1$ su segundo elemento de $A_2$ etc. Sin embargo, $y$ es diferente de cada elemento de la lista contable de $x_i$ . (Cada $x_i$ tiene un $i$ ª posición). Por lo tanto $y$ es miembro de $A$ que se perdió por la enumeración contable. Por lo tanto, $A$ es incontable.


Se puede extender este argumento al caso en que la mayoría, pero no todos, los $A_i$ son infinitas. $A$ será incontable siempre que haya infinitas $A_i$ son infinitas. Por lo demás, $A$ será contablemente infinita.

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