Avanzado-Práctica 14 - Compacidad III

Tema: Compacidad III

Tue-15-10-2024 11:35 profe: Mauro status: tags: Compacidad


Ejercicio

Sea y=C([0,1])y=C([0,1]) con la métrica d∞d_{\infty}. Probar que la sucesión de funciones (fn)n⊆X(f_{n})_{n}\subseteq X con fn(x)=xnf_{n}(x)=x^n está en la bola B‾(0,1),\overline{B}(0,1), pero ninguna subsucesión converge.

Reso:Reso:

d∞(0,fn)=maxx∈[0,1]{xn}≤xn∣x=1=1d_{\infty}(0,f_{n})=max_{x \in[0,1]} \{ x^n \} \leq x^n|_{x=1}=1

Segunda parte: Consideremos una sucesión (fnj)j(f_{n_{j}})_{j} y asumamos que tiene límite ff. La idea es ver que ∄f∈C([0,1])\not\exists f\in C([0,1]).

Plan de acción: necesitamos ver la forma de esa ff.

Queremos estudiar ff para llegar al absurdo. Fijemos x<1x<1. Además sea E>0\mathcal{E}>0,

 ∃ j0 ∣  si j≥j0 entonces d∞(f,fnj)<E2\text{$\:\exists\:j_{0}\:|\:$ si $j\geq j_{0}$ entonces $d_{\infty}(f,f_{n_{j}})< \frac{\mathcal{E}}{2}$}

Además pido xnj≤xnj0<E2x^{nj}\leq x^{nj_{0}}< \frac{\mathcal{E}}{2} Veamos ∣f(x)∣≤∣f(x)−fnj(x)∣+∣fnj(x)∣≤d∞(f,fnj)+xnj<E|f(x)|\leq |f(x)-f_{nj}(x)|+|f_{nj}(x)|\leq d_{\infty}(f,f_{nj})+x^{nj}<\mathcal{E} Entonces f(x)=0∀x<1f(x)=0\quad\forall x<1 Restar hallar f(1)f(1) -->28:00

∣f(1)−1∣=∣f(1)−fnj(1)∣≤d∞(f,fnj)<E2|f(1)-1|=|f(1)-f_{nj}(1)|\leq d_{\infty}(f,f_{nj})< \frac{\mathcal{E}}{2}

Como tengo que

{f(1)<1+E′1<f(1)+E′∀E′>0  ⟹  Ej. 1 Guıˊa 1{f(1)≤11≤f(1)  ⟹  f(1)=1\begin{cases} f(1)<1+\mathcal{E}' \\ 1<f(1)+\mathcal{E}' \end{cases}\quad \forall\mathcal{E}'>0\quad \underset{\text{Ej. 1 Guía 1}}{\implies} \quad \begin{cases} f(1)\leq 1 \\ 1\leq f(1) \end{cases} \implies f(1)=1

Entonces f(1)=1f(1)=1. ff no es continua, luego f∉C([0,1])f\not\in C([0,1]) y llegamos al absurdo.

Demostramos que si es cerrado y acotado, no necesariamente es compacto.


¿Por qué un conjunto finito debe ser compacto? --> 00:00 Si tenemos un cubrimiento por abiertos, podemos quedarnos con finitos.


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