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Las distancias entre los conjuntos cerrados en espacios métricos

El que dice que $\mathbb R ^ n $ la distancia entre un punto de $b$ y un conjunto $X$ definido por $$ \inf \left\{ d\left( {b,x} \right) \,|\, x \X \right\} $$

La proposición:

Si X es cerrado, esta distancia se alcanza en algún punto en el set $X$.

Para demostrar que puedo suponer sin pérdida de generalidad que $X$ también es limitada, porque si no, se cruzaban con (por ejemplo) $$ B_b \left( n \right) = \left\{ {x \in \mathbb R^n \,|\,\, d\left( {b,x} \right) \leqslant n} \right\}, $$ donde $n$ por ejemplo, puede ser elegido como el primer número natural tal que la intersección no es vacía, y, obviamente, el resto de los puntos de $X$, están a una distancia mayor, y no va a ser candidatos.

A continuación, defina $$ f\left( x \right) = \left| {x - b} \right| \,\, \text{ para }x \in X $$ y ya que el dominio es compacto, llegamos a la conclusión de que el resultado, que alcanza su mínimo en algún punto en el conjunto. Esta demostración claramente no es cierto para cualquier espacio métrico, porque está cerrado y acotado no es suficiente para ser compacto en general, pero de todos modos tal vez puede ser mostrado en una forma más general. Esa es mi pregunta, ¿es esto cierto?

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delroh Puntos 56

No, tal afirmación no se sostiene por un espacio métrico. Deje $V$ ser el espacio métrico $[-1, 0) \cup (0, 1]$, e $X = (0,1]$ (compruebe que $X$ es cerrado y acotado en $V$). A continuación, para $b = -1$, el conjunto de distancias $$ \{ |x-b| \,:\, x \in (0, 1] \} $$ tiene el infimum $1$, pero no hay mínimo de valor.

Theo comentario describe un fuerte contraejemplo mostrando que esta conclusión no se sigue asumiendo incluso la integridad de la base de espacio métrico. Considerar el espacio $\ell^p$ de las secuencias (por ejemplo, $p=2$), y deje $X$ el conjunto de secuencias de $a_n$ donde $a_n$ $1+\frac{1}{n}$ $n$th entrada, y cero en cualquier otro de entrada. Acotamiento de $X$ es claro; es también cerrado, ya que no tiene límite de puntos. Sin embargo, para $b=0$, la distancia $d(b,a_n)$ obtiene arbitrariamente cerca, pero nunca, $1$.

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