Avanzado-Práctica 10 - Espacios Métricos VI

Tema: Espacios Métricos VI

Tue-24-09-2024 11:36 profe: Mauro status: tags: Espacios métricos


Consideremos RnR^n con la métrica 2. Sean (am)⊆Rn(a_{m})\subseteq \mathbb{R}^n y x∈Rnx \in \mathbb{R}^n Probar que am→xa_{m}\to x cuando mm tiende a infinito si y solo si para todoj=1,…,mj=1,\dots,m sucede que
am(j)→xja_{m}^{(j)}\to x^j cuando mm tiende a infinito. En el espacio R\mathbb{R}.

Dem:Dem: Recordemos la definición de convergencia

∀E>0, ∃ n0am∈B(l,E)∀n≥n0\forall\mathcal{E}>0,\:\exists\:n_{0}\quad a_{m} \in B(l,\mathcal{E})\quad \forall n\geq n_{0}

Supongo am→xa_{m}\to x en d∞d_{\infty}. Luego sea 1≤j≤n,E>01\leq j\leq n,\mathcal{E}>0  ∃ n0∈N ∣ ∀n≥n0,am∈B(l,E)⊆Rn\:\exists\:n_{0} \in \mathbb{N}\:|\:\forall n\geq n_{0},a_{m} \in B(l,\mathcal{E}) \subseteq \mathbb{R}^n

Este es el n0n_{0} que nos sirve.

d(am(j),x(j))≤maxd(am(k),x(k))=d∞(am,x)<Epor hip. ∀n≥n0d(a_{m}^{(j)},x^{(j)})\leq max\quad d(a_{m}^{(k)},x^{(k)})=d_{\infty}(a_{m},x)<\mathcal{E}\quad \text{por hip. } \forall n\geq n_{0}

Para la vuelta: Suponemos que converge a cada coordenada. Sea E>0\mathcal{E}>0 para cada jj:

 ∃ m0j ∣ d(am(j),x(j))<E∀m≥m0j\:\exists\: m_{0}^j\:|\: d(a_{m}^{(j)},x^{(j)})<\mathcal{E}\quad \forall m\geq m_{0}^{j}

Luego, si m≥max m0jm\geq max\:m_{0}^j, resulta

d∞(am,x)=max d(am(j),x(j))<Ed_{\infty}(a_{m},x)=max\:d(a_{m}^{(j)},x^{(j)})<\mathcal{E}

Así, queda probado que am→xa_{m}\to x

□\quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \square

Tarea: usar la equivalencia de d∞d_{\infty} con d1d_{1} y d2d_{2} para probar lo mismo con estas métricas. En Rn\mathbb{R}^n, para toda norma d1,d2,d∞d_{1},d_{2},d_{\infty}, converger en cada coordenada significa converger en Rn\mathbb{R}^n.


  1. Teorema de la intersección de cantor. Sea EE un espacio métrico completo. Sea (An)(A_{n}) una sucesión de subconjuntos cerrados acotados y no vacíos tales que An+1⊆An∀n,lim⁡n→∞diam(An)=0A_{n+1}\subseteq A_{n} \forall n,\lim_{ n \to \infty }diam(A_{n})=0 probar que existe un único elemento x∈⋂nAnx \in \bigcap_{n} A_{n}

-->19.18

Sea an∈Ana_{n} \in A_{n}. Esto proporciona una sucesión (an)n⊆E(a_{n})_{n}\subseteq E

Veamos que (an)n(a_{n})_{n} es de Cauchy. Fijemos un E>0.\mathcal{E}>0. Como lim⁡n→∞diam(An)=0:\lim_{ n \to \infty }diam(A_{n})=0:

 ∃ n0 ∣ ∣diam(An)−0∣=diam(An)<Esi n≥n0\:\exists\:n_{0}\:|\: |diam(A_{n})-0|=diam(A_{n})<\mathcal{E}\quad si\:n\geq n_{0}

si n,m≥n0n,m\geq n_{0}, entonces

an∈An⊆An0  ⟹  an∈An0a_{n} \in A_{n} \subseteq A_{n_{0}}\implies a_{n} \in A_{n_{0}}

Por las mismas razones am∈An0a_{m}\in A_{n_{0}}

d(am,an)<Por def. de diam(An)diam(An)<Ed(a_{m},a_{n})\underset{\text{Por def. de }diam(A_{n})}{<}diam(A_{n})<\mathcal{E}

Entonces es de Cauchy.

Y por completitud de E, ∃ l∈EE,\:\exists\:l \in E que es límite de la sucesión. ∀n\forall n, la sucesión "cae" en AnA_{n} a partir de n0n_{0}. Como es cerrado, el límite debe estar en AnA_{n}, es decir, l∈An ∀n,l∈⋂Anl \in A_{n} \: \forall n, l \in \bigcap A_{n}

Resta ver la unicidad: Sea M∈⋂AnM \in \bigcap A_{n} Dado E>0, ∃ n0 ∣ diam(An0)<E\mathcal{E}>0, \:\exists\:n_{0}\:|\:diam(A_{n_{0}})<\mathcal{E} Pero L,M∈An0:d(L,M)≤diam(An0)<EL,M \in A_{n_{0}}:d(L,M)\leq diam(A_{n_{0}})<\mathcal{E} Como d(L,M)<E∀E>0d(L,M)<\mathcal{E}\quad\forall\mathcal{E}>0 necesariamente (ej.1 P1), d(L,M)≤0→d(L,M)\leq0\to es cero.


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