85 votos

¿Cuáles son las demostraciones más elegantes que has aprendido de MO?

Una de las cosas que MO hace mejor es proporcionar respuestas claras y concisas a preguntas matemáticas específicas. He recogido ideas de áreas de las matemáticas que normalmente no tocaría, simplemente porque alguien publicó una respuesta llamativa en MO.

En particular, ha habido demostraciones realmente elegantes y sorprendentes. Por ejemplo, esta por villemoes, cuando el que hizo la pregunta pidió una prueba simple de que hay incontables permutaciones de $\mathbb{N}$.

El hecho de que cualquier serie acondicionalmente convergente [y que tal exista] puede ser reorganizada para converger a cualquier número real dado x prueba que hay una inyección P de los reales a las permutaciones de $\mathbb{N}$.

O esta por André Henriques, cuando el que hizo la pregunta preguntó si el conjunto de Cantor es el conjunto de ceros de una función continua:

La función continua es muy fácil de construir: es la distancia al conjunto cerrado.

Deben haber muchas demostraciones como estas que la mayoría de nosotros nos hemos perdido, así que me gustaría ver una lista, un MO Greatest Hits si quieres. Por favor incluye un enlace a la respuesta, para que el autor reciba crédito (y tal vez unos puntos de reputación más), pero también copia la prueba, ya que sería agradable ver las demostraciones sin tener que alejarse de la página.

(Si alguien sabe la mejor manera de copiar texto con la preservación de LaTeX, por favor avise.)

Me doy cuenta de que lo que sorprende a una persona puede ser algo común para otra, por eso estoy pidiendo demostraciones que hayas aprendido de MO. No tienes que garantizar que la prueba sea original.

37voto

thedeeno Puntos 12553

En esta respuesta fantástica, Ashutosh demostró que el Axioma de Elección es equivalente a la afirmación de que todo conjunto admite una estructura de grupo.

En ZF, lo siguiente son equivalentes:

(a) Para cada conjunto no vacío existe una operación binaria que lo convierte en grupo

(b) Axioma de elección

Dirección no trivial [(a) -> (b)]:

El truco es la construcción de Hartogs que da para cada conjunto $X$ un ordinal $\aleph(X)$ tal que no hay una inyección de $\aleph(X)$ en $X$. Supongamos por simplicidad que $X$ no tiene ordinales. Sea $o$ una operación de grupo en $X \cup \aleph(X)$. Ahora para cualquier $x \in X$ debe existir un $\alpha \in \aleph(X)$ tal que $x o \alpha \in \aleph(X)$ ya que de lo contrario obtendríamos una inyección de $\aleph(X)$ en $X$. Usando $o, por lo tanto, se puede inyectar $X$ en $(\aleph(X))^{2}$ enviando $x \in X$ al par <-mínimo $(\alpha, \beta)$ en $(\aleph(X))^{2}$ tal que $x o \alpha = \beta$. Aquí, < es el bien ordenamiento lexicográfico en el producto $(\aleph(X))^{2}$. Esto induce un bien ordenamiento en $X$.

(El argumento se debe originalmente a Hajnal y Kertész, 1973.)

25voto

CTS Puntos 11

Desafortunadamente no puedo encontrar el enlace, pero alguien mencionó esta prueba de que existen números irracionales $a$ y $b$ tales que $a^b$ es racional: si $\sqrt{2}^\sqrt{2}$ es racional, entonces hemos terminado, si es irracional, entonces $2 = (\sqrt{2}^\sqrt{2})^\sqrt{2}$ es un irracional elevado a un irracional.

12voto

Steve Baker Puntos 2220

Encontré varios demostraciones muy buenas que disfruté:

1. Brillante demostración del teorema fundamental del álgebra por Gian Maria Dall'Ara Maneras de probar el teorema fundamental del álgebra

2. Algunas demostraciones de reciprocidad cuadrática: ¿Cuál es la mejor demostración de reciprocidad cuadrática? (Especialmente me gustó esa: ¿Cuál es la mejor demostración de reciprocidad cuadrática?)

3. Demostración de que $\mathbb{R}^{2n+1}$ NO tiene raíz cuadrada (bastante elemental y hermosa) ¿Es $\mathbb R^3$ el cuadrado de algún espacio topológico?

4. Nullstellensatz usando teoría de modelos ¿Cuáles son algunos resultados en matemáticas que tienen demostraciones rápidas usando teoría de modelos?

5. Si en un anillo R todo ideal generado de forma contable es principal, entonces R es un DIP ¿Existen DIPs en los cuales todo ideal generado de forma contable es principal?

6. Un espacio vectorial de dimensión infinita tiene una dimensión menor que su dual. ¿Demostración inteligente?: Un espacio vectorial tiene la misma dimensión que su dual si y solo si es de dimensión finita

7. Demostración topológica de que Z es un dominio de Bezout. Demostración extremadamente sofisticada para hechos simples.

10voto

Dave Arkell Puntos 1621

Hace un tiempo hice una pregunta sobre cómo demostrar que la recta real está conectada.

Connectedness and the real line

La respuesta y comentario de Omar Antolín-Camarena demuestran que el intervalo cerrado $[0,1]$ está conectado si y solo si es compacto.

5voto

Eduard Wirch Puntos 199

Mi favorito es esta prueba de Bjorn Poonen de que cada extensión finita de Galois de $\mathbb{Q}$ tiene infinitos primos completamente divididos. Aunque la prueba de Bjorn no da la densidad de tales primos, como lo hace la prueba que utiliza el Teorema de Densidad de Chebotarev, es refrescante ver que existe una prueba tan elemental.

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