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La complejidad del conjunto de surjective funciones continuas

Deje $X,Y$ ser completa separables métrica espacios, con $X$ localmente compacto, y $C(X,Y)$ el espacio de funciones continuas de$X$$Y$, equipado con la topología de la convergencia uniforme sobre compactos de conjuntos. Si no me equivoco, $C(X,Y)$ es el polaco.

Deje $S \subset C(X,Y)$ el conjunto de funciones en $C(X,Y)$ cuales son surjective.

Es $S$ Borel? Si no, ¿qué podemos decir acerca de su complejidad?

Si $X$ es compacta, es fácil mostrar que $S$ es cerrado. Pero localmente compacto caso parece más difícil.

En particular, tengo en mente algo como $X = \mathbb{R} \times [0,1]^2$$Y = \mathbb{R}^d$.

Gracias!

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Reto Meier Puntos 55904

Gracias a una sugerencia de Clinton Conley, podemos demostrar que este conjunto es $\Pi_1^1$, es decir, co-analítica.

$X$ $\sigma$- compacto, así que podemos escribir $X = \bigcup K_n$ compacto $K_n$. Entonces es fácil comprobar que $$B_n := \{(f,y) \in C(X,Y) \times Y : y \notin f(K_n)\}$$ está abierto en $C(X,Y) \times Y$. Por lo tanto $$B := \bigcap_n B_n = \{(f,y) \in C(X,Y) \times Y: y \notin f(X)\}$$ es $G_\delta$ y, en particular, polaco. La proyección de $B$ a $C(X,Y)$ es así analítica, pero esta proyección es exactamente el complemento de $S$.

Esto deja abierta la cuestión de si $S$ es necesariamente Borel. Sin embargo, garantizar que $S$ es universalmente medibles. Por otra parte, y esto es lo que yo realmente quería, para cualquier polaco $Z$ y cualquier continua $g : Z \to C(X,Y)$, $g^{-1}(S)$ es de nuevo $\Pi_1^1$ y, por tanto, universalmente medibles.

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Grzenio Puntos 16802

Tengo poco de intuición acerca de la proyectiva de la jerarquía, y esto es probablemente demasiado simple-mente para acercarse a una fuerte estimación, pero para lo que vale: el fácil argumento muestra que el conjunto de $S$ de surjective funciones continuas es peor, un $\boldsymbol{\Pi}_{2}^1$-set. No tengo idea de si $S$ es Borel o no.

El punto es que podemos describir de $S$ mediante la cuantificación de dos veces sobre un espacio polaco: para todos los $y \in Y$ existe $x \in X$ tal que $f(x) = y$ o, de manera equivalente, $(f,x,y) \in F$ donde $F$ es el cerradoconjunto $$ F = \{(f,x,y) \in C(X,Y) \times X \times Y\,:\,f(x) = y\} \subconjunto de C(X,Y) \times X \times Y. $$ El conjunto $F$ está cerrada debido a la el mapa de $\operatorname{ev}\colon C(X,Y)\times X \to Y$ $\mathrm{ev}(f,x) = f(x)$ es continua debido a $X$ es localmente compacto, y $F$ es la pre-imagen de la diagonal de a $Y \times Y$ bajo $\mathrm{ev} \times \mathrm{id}_Y \colon C(X,Y) \times X \times Y \to Y \times Y$.

La proyección de $F$ $C(X,Y) \times Y$ (cuantificación existencial sobre $X$) nos da el $\boldsymbol{\Sigma}_{1}^1$-set (aka analítica conjunto) $$ A = \{(f,y) \in C(X,Y) \times Y\,:\,(\exists x \in X)\;f(x) = y\} \in \boldsymbol{\Sigma}_{1}^1. $$ Ahora $\boldsymbol{\Sigma}_{1}^1 \subset \boldsymbol{\Pi}_{2}^1$ y la clase de punto de $\boldsymbol{\Pi}_{2}^1$ es estable bajo cuantificación universal a través de una polaco espacio (aquí $Y$) — ver Kechris, Clásica Descriptivo de la Teoría de conjuntos, el Teorema de 37.1 en la página 314 , pero este es precisamente el conjunto estamos interesados en: $$ \begin{align*} S &= \{f \in C(X,Y)\,:\,(\forall y \in Y)\;(f,y) \in A\} \\ & = \{f \in C(X,Y)\,:\,(\forall y \in Y)\,(\exists x \in X)\;(f,x,y) \in F\} \\ \end{align*} $$ hemos demostrado que $S \in \boldsymbol{\Pi}_{2}^1$.

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