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los números mal aproximados en la recta real forman un conjunto exiguo

Sea $S$ sea el conjunto de los números reales $x$ tal que existen infinitos números racionales (reducidos) $p/q$ tal que $$\left\vert x-\frac{p}{q}\right\vert <\frac{1}{q^8}.$$ Me gustaría demostrar que $\mathbb{R}\setminus S$ es un conjunto escaso (es decir, la unión de contablemente muchos conjuntos densos en ninguna parte). No tengo ni idea de cómo demostrar esto, ya que apenas visualizo el problema en mi mente. Supongo que el exponente $8$ no es sólo un número aleatorio, ya que me parece que con exponentes más bajos (quizás $2$ ?) la desigualdad se cumple para infinitos racionales para cada $x\in\mathbb{R}$ .

¿Podría ayudarme con eso?

Gracias.

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user20998 Puntos 41

Se trata de transformar los cuantificadores en uniones/intersecciones. Por ejemplo $T$ sea igual a $S$ pero eliminando la suposición de infinitos.

Considere $A_{\frac p q}=(-\frac 1 {q^8}+\frac p q, \frac p q +\frac 1{q^8})$ entonces $T=\bigcup_{\frac p q\in\mathbb Q}A_{\frac p q}$ . Así, $T$ es una unión contable de conjuntos abiertos ( $\mathbb Q$ es contable). La misma idea se aplica a $S$ .

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