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El conjunto de secuencias reales no tiene un conjunto contable de extensión

Estoy revisando unos viejos problemas de Harvard Math 55, y un problema en particular me tiene perplejo:

Si $F$ es un campo, entonces demuestre que el espacio vectorial $F^\infty$ en $F$ (el espacio de las infinitas tuplas o secuencias) no tiene un conjunto contable.

En el caso de que $F$ es contable o finito, podemos demostrar que el espacio abarcado por un conjunto contable es necesariamente contable y, por tanto, no puede abarcar $F^\infty$ que es incontable. Sin embargo, este argumento falla cuando el campo es incontable, ya que el ámbito de un solo vector es un conjunto incontable. ¿Alguna pista sobre cómo proceder?

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JoshL Puntos 290

Aquí hay una idea/pista para una prueba por diagonalización. Dado un conjunto contable de secuencias $C$ queremos hacer una secuencia $s$ que no está en el lapso de $C$ Es decir $s$ no es una combinación lineal de ningún subconjunto finito de $C$ .

Para ello, basta con hacer una $s$ tal que, para cada subconjunto finito $T$ de $C$ , digamos de tamaño $k_T = k$ Hay algunos $k+1$ coordenadas de $s$ tal que los vectores que obtenemos en $\mathbb{R}^{k+1}$ restringiendo $T$ a esas coordenadas no abarcan el vector en $\mathbb{R}^{k+1}$ que se obtiene al restringir $s$ a esas coordenadas. Esto garantiza que $s$ no está en el ámbito de $T$ .

Ningún conjunto de $k$ vectores en $\mathbb{R}^{k+1}$ puede abarcar $\mathbb{R}^{k+1}$ por lo que si elegimos un conjunto de nuevas coordenadas para cada subconjunto finito $T$ de $C$ podemos elegir valores de $s$ en esas coordenadas de forma adecuada para garantizar que se cumpla la condición anterior. Esto significa que sólo tenemos que establecer la construcción adecuada para que $s$ .

Por otra parte, existe un argumento más conocido que demuestra que ningún espacio de Banach de dimensión infinita puede tener una base contable; véase la pregunta Dejemos que $X$ sea un espacio de Banach de dimensión infinita. Demostrar que toda base de Hamel de X es incontable. En este caso, sólo tenemos un espacio vectorial, por lo que las técnicas utilizadas allí no parecen ser aplicables.

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