대화 형 실제 분석

토폴로지

5.2. 컴팩트하고 완벽한 세트

우리는 이미 실제 라인의 모든 열린 세트가 분리 된 열린 간격의 셀 수있는 결합으로 기록 될 수 있음을 보았습니다. 이제 우리는 닫힌 세트를 자세히 살펴볼 것입니다. 실제 라인에서 가장 중요한 유형의 닫힌 세트를 소형 세트라고합니다:

정의 5.2.1: 컴팩트 세트
집합 에스 실수의 모든 시퀀스가 에스 다시 포함 된 요소로 수렴하는 하위 시퀀스가있는 경우 압축 에스.
예시 5.2.2:
  • 간격은 콤팩트합니까? 방법에 대해,그리고 기음= { (-1/2, 1/2), (1/3, 2/3), (1/2, 3/2)}. 에 대 한 오픈 커버?
  • 하자=. 정의={tR:|t-|&ltS}정&gt0. 모든 컬렉션{ }, 에스,의 오픈 커버? 얼마나 많은 유형의 세트실제로 에스를 커버하는 데 필요한?
  • 하자=(0,1). 이 예제에서는 다음과 같이 설명합니다. 에 대 한 오픈 커버? 수집에서 얼마나 많은 세트 씨 실제로 에스을 커버하는 데 필요한?

다음은 오픈 세트만을 기반으로 한 컴팩트 세트의 특성입니다:

정리 5.2.6: 하이네-보렐 정리
ㅏ 세트 에스 실수 이다 컴팩트 한 경우 모든 열린 덮개 씨 의 에스 유한 서브 커버링으로 줄일 수 있습니다.

증명증명

컴팩트 세트는 유한 세트와 많은 속성을 공유합니다. 예를 들어,ㅏ 과 비 두 개의 비어 있지 않은 집합 인 경우비 다음비#0. 즉,사실,유한하게 많은 세트에 대해서도 사실이지만,무한히 많은 세트에 대해서도 사실이 아닙니다.

예 5.2.7:
  • 집합의 집합(0,1/제이)을 고려하십시오. 이 모든 집합의 교차점은 무엇입니까?
  • 교차점이 비어 있고 각 세트가 이전 세트에 포함되도록 무한히 많은 닫힌 세트를 찾을 수 있습니까? 즉,다음과 같은 세트를 찾을 수 있습니까?

컴팩트 세트는,다른 한편으로는,다음 장 중 일부에 사용되는 다음과 같은 좋은 속성이 있습니다:

발의안 5.2.8:중첩된 소형 집합의 교차점
각 집합의 집합은 비어 있지 않고 압축되며+1입니다. 그런 다음=는 비어 있지 않습니다.

증명증명

닫힌 세트의 또 다른 흥미로운 컬렉션은 완벽한 세트입니다:

정의 5.2.9:완벽한 세트
세트 에스 이 닫혀 있고 모든 지점이 에스 의 누적 지점이라면 완벽합니다.
예시 5.2.10:
  • 완벽한 세트를 찾으십시오. 완벽하지 않은 닫힌 세트를 찾으십시오. 완벽하지 컴팩트 세트를 찾을 수 있습니다. 완벽하지 않은 무제한 닫힌 세트를 찾으십시오. 컴팩트하거나 완벽하지 않은 닫힌 세트를 찾으십시오.
  • 는 집합{1,1/2,1/3,…}완벽한? 어떻게 세트{1,1/2,1/3,…} {0} ?

위의 결과의 응용 프로그램으로,우리는 완벽한 세트는 점을 많이 포함 닫힌 집합 것을 볼 수 있습니다:

제안 5.2.11:완벽한 세트는 셀 수 없습니다
비어 있지 않은 모든 완벽한 세트는 셀 수 없어야합니다.

증명증명

이 간격은 셀 수 없다는 사실의 빠른,하지만 오히려 정교한 증거를 얻을 수 있습니다:간격은 완벽한 세트,따라서,그것은 셀 수 있어야합니다.

폐쇄적이고 컴팩트하며 완벽한 세트의 또 다른 특이한 예는 칸토어 세트입니다.

정의 5.2.12: 칸토어 중간 세 번째 세트
단위 간격으로 시작

에스 0=

그 세트에서 제거 중간 세 번째 설정

에스 1=에스 0\(1/3,2/3)

그 세트에서 제거 두 개의 중간 세 번째 설정

에스 2=에스 1\ { (1/9, 2/9) (7/9, 8/9) }

이 방법으로 계속,여기서

에스 엔+1=에스 엔\{의 하위 간격의 중간 3 분의 1 에스 엔}

칸토어 세트 씨로 정의

씨=에스 엔

칸토어 세트는 실제 라인에서 닫힌 세트의 복잡한 구조를 나타냅니다. 다음과 같은 속성이 있습니다:

예제 5.2.13:칸토어 세트의 속성
  • 칸토어 세트가 콤팩트하다는 것을 보여줍니다(즉,폐쇄 및 경계)
  • 칸토어 세트가 완벽하다는 것을 보여주십시오(따라서 셀 수 없음)
  • 칸토어 집합의 길이가 0 이지만 셀 수 없을 정도로 많은 점이 포함되어 있음을 보여줍니다.
  • 칸토어 집합에 열린 집합이 없음을 표시합니다.

이 세트에 대해 생각해보십시오.

  • 길이 0 집합에는 헤아릴 수 없을 정도로 많은 점이 포함될 수 있다는 것은 놀라운 일입니다.
  • 완벽한 세트는 열린 세트를 포함 할 필요가 없습니다

따라서 칸토어 세트는 실제 라인의 닫힌 부분 집합이 처음에는 직관이 제안하는 것보다 더 복잡 할 수 있음을 보여줍니다. 사실 그것은 종종 분석에서 어렵고 반 직관적 인 객체를 구성하는 데 사용됩니다.

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