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Cada conjunto abierto en la recta real es el contable de la unión de intervalos disjuntos

Demostrar que todo conjunto abierto en $\mathbb{R}^1$ es la unión de un en la mayoría de los contables de la colección de intervalos disjuntos.

Prueba:

Deje $\mathbb{R}^1\supset G$ es un conjunto abierto. Entonces $\forall$ $x\in G$ $\exists \varepsilon_x>0:$ $I_x=(x-\varepsilon_x, x+\varepsilon_x)\subset G$. A continuación, $$G=\cup_{x\in G}I_x.$$

Pero $\mathbb{R}^1$ es separable, entonces tiene una contables de la base, a continuación, cualquier apertura de la tapa tiene una contables subcover. A continuación, $$G=\cup_{i\geqslant}I_i.$$

Cómo activar estos intervalos para distintos intervalos?

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Terry Phan Puntos 36

Su solución es casi correcta, pero es necesario hacer un paso adicional para hacer los intervalos disjuntos.

Si $G$ está vacía, entonces la afirmación es trivial (el vacío de la colección de intervalos es en la mayoría de los contables).

Si $G$ no está vacío, que, para cada $x\in G$, $$\mathcal I_x\equiv\{I\,|\,I\text{ is an open interval, }x\in I,\text{ and }I\subseteq G\}.$$ Since $G$ is open, $\mathcal I_x\neq\varnothing$. Moreover, $$I^{\star}_x\equiv\bigcup_{I\in\mathcal I_x}I$$ is open and it is also an interval: I leave it to you to check that $$I^{\star}_x=\left]\inf_{I\in\mathcal I_x}\{\inf I\},\sup_{I\in\mathcal I_x}\{\sup I\}\right[\in\mathcal I_x.$$

Ahora, si $x,y\in G$, $I_x^{\star}$ $I_y^{\star}$ son idénticos o distintos. Para ver esto, supongamos que existe una $z\in I_x^{\star}\cap I_y^{\star}$. A continuación, $I_x^{\star}$ $I_y^{\star}$ están abiertos los intervalos que contienen un elemento común, por lo que el $\hat{I}\equiv I_x^{\star}\cup I_y^{\star}$ es un intervalo abierto, demasiado. Desde $x\in I_x^{\star}$, $y\in I_y^{\star}$, $I_x^{\star}\subseteq G$, y $I_y^{\star}\subseteq G$, se deduce que el $x\in \hat I$$\hat I \subseteq G$, por lo que el $\hat I\in\mathcal I_x $. De forma análoga, $\hat I\in\mathcal I_y$. Por lo tanto, $\hat I\subseteq I_x^{\star}$$\hat I\subseteq I_y^{\star}$, lo que, junto con la definición de $\hat{I}\equiv I_x^{\star}\cup I_y^{\star}$, sólo es posible si $I_x^{\star}=I_y^{\star}$.

Por último destacar que, $$G=\bigcup_{x\in G} I_x^{\star}.$$ Por lo anterior, cualquiera de los dos miembros de la unión que no sean el mismo debe ser distinto. Ahora uso el Lindelöf de la propiedad, como lo hacían antes.

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failexam Puntos 90

Para el registro, una alternativa topológico enfoque que puede ser útil a alguien:

Tome su conjunto abierto $U$. Considere la posibilidad de su partición en sus componentes conectados. Ya que están conectados, deben ser los intervalos.

Ahora, es fácil ver que la desunión de la familia de los intervalos deben ser enumerable: tomar cualquier racional en su midsts como la enumeración.

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