2P 1C2025

Ejercicio 5

Sea E⊆RE\subseteq \mathbb{R} medible y de medida finita con la propiedad de que para todo intervalo I⊂RI\subset \mathbb{R} se cumple μ(I∩E)≤34⋅μ(I)\mu(I\cap E)\leq \frac{3}{4}\cdot \mu(I). Pruebe que EE es nulo.

Como E∈ME \in\mathcal{M} ∀E>0, ∃ U\forall\mathcal{E}>0,\:\exists\:U abierto tal que E⊆UE\subseteq U y μ(U)<μ(E)+E\mu(U)<\mu(E)+\mathcal{E}

Dado E>0\mathcal{E}>0, por regularidad exterior, existe UU abierto tal que

E⊆U∧μ(U)<μ(E)+E3E\subseteq U\land \mu(U)<\mu(E)+\frac{\mathcal{E}}{3}

Como E⊆U  ⟹  E∩U=EE\subseteq U\implies E\cap U=E Como UU abierto lo puedo expresar como unión numerable de intervalos disjuntos dos a dos

U=⋃n∈NIn y tambien μ(U)=∑n=1∞μ(In)U=\bigcup_{n \in \mathbb{N}}I_{n}\text{ y tambien } \mu(U)=\sum_{n=1}^{\infty} \mu(I_{n})

Esto por aditividad numerable en la descomposición de U.U.

μ(E)=μ(E∩U)=μ(E∩⋃n∈NIn)=μ(⋃n∈NIn∩E)≤∑n=1∞μ(In∩E)≤\mu(E)=\mu(E\cap U)=\mu\left( E\cap \bigcup_{n\in \mathbb{N}}I_{n} \right)=\mu\left( \bigcup_{n \in \mathbb{N}}I_{n} \cap E \right)\leq \sum_{n=1}^{\infty} \mu(I_{n}\cap E)\leq

Esto por subaditividad para μ(E)\mu(E) y aplicando hipótesis en cada intervalo.

≤34∑n=1∞μ(In)=34⋅μ(U)<34⋅μ(E)+E4\leq \frac{3}{4}\sum_{n=1}^{\infty} \mu(I_{n})=\frac{3}{4}\cdot \mu(U)<\frac{3}{4}\cdot \mu(E)+\frac{\mathcal{E}}{4}

Pasé restando pues μ(E)<∞\mu(E)<\infty

  ⟹  μ(E)−34μ(E)<E4  ⟹  μ(E)<E\implies \mu(E)- \frac{3}{4}\mu(E)<\frac{\mathcal{E}}{4}\implies \mu(E)<\mathcal{E}

Como E\mathcal{E} era arbitrario entonces μ(E)=0.\mu(E)=0. Y por teórica EE resulta ser nulo.


Ejercicio 1

Sea f:R→Rf:\mathbb{R}\to \mathbb{R} continua y periódica, es decir, existe α>0\alpha>0 tal que f(x)=f(x+α)∀x∈R.f(x)=f(x+\alpha)\quad\forall x \in \mathbb{R}. Pruebe que ff es uniformemente continua.

Considero el intervalo I=[0,α]I=[0,\alpha]. Como es cerrado y acotado en R\mathbb{R} entonces ff es unif. continua en I.I. Es decir:

(∀E>0)( ∃ δ0>0)(∀r,s∈I)∣x−y∣<δ0  ⟹  ∣f(r)−f(s)∣<E(\forall\mathcal{E}>0)(\:\exists\:\delta_{0}>0)(\forall r,s \in I)\quad |x-y|<\delta_{0}\implies |f(r)-f(s)|<\mathcal{E}

Afirmo que ∀x∈R, ∃ k∈Z∣x+k⋅α∈I\forall x \in \mathbb{R},\:\exists\:k \in \mathbb{Z}\bigm|x+k\cdot\alpha \in I En efecto

0≤x+k⋅α≤α  ⟺  −xα≤k≤1−xα(1)0\leq x + k \cdot \alpha\leq \alpha \iff -\frac{x}{\alpha}\leq k \leq 1 - \frac{x}{\alpha}\tag{1}

Si llamo r=−xα∈Rr = \frac{-x}{\alpha} \in \mathbb{R} por guía 1,  ∃ k∈Z\:\exists\:k \in \mathbb{Z} que cumple (1)

Sean x,y∈R. ∃ k1,k2∈Zx, y \in \mathbb{R}. \:\exists\:k_{1},k_{2} \in \mathbb{Z} tal que

{x‾=x+k1⋅α∈Iy‾=y+k2⋅α∈I\begin{cases} \overline{x}=x+k_{1}\cdot\alpha \in I \\ \overline{y}=y+k_{2}\cdot\alpha \in I \end{cases}

Como ff es periódica

{f(x‾)=f(x+k1⋅α)f(y‾)=f(y+k2⋅α)\begin{cases} f( \overline{x})=f(x+ k_{1}\cdot\alpha) \\ f( \overline{y})=f(y+ k_{2}\cdot\alpha) \end{cases} ∣f(x)−f(y)∣=∣f(x)∣|f(x)-f(y)|=|f(x)|