G2-E1

Halle el cardinal de los siguientes conjuntos:
(a) Z3\mathbb{Z}_{\leq -3}
(b) 5Z5\mathbb{Z}
(c) Z×N\mathbb{Z} \times \mathbb{N}
(d) (1,1)Q(-1, 1) \cap \mathbb{Q}


Item a)

Afirmo que Z3\mathbb{Z}_{\leq-3} es numerable.

Defino f:NZ3f(n)=(n+2)f:\mathbb{N}\to \mathbb{Z}_{\leq-3}\bigm|f(n)=-(n+2)

  • ff es inyectiva: Sean n1,n2Nf(n1)=f(n2)n_{1},n_{2} \in \mathbb{N}\bigm|f(n_{1})=f(n_{2}) entonces
f(n1)=f(n2)(n1+2)=(n2+2)n1=n2\begin{array}{c} f(n_{1})=f(n_{2}) \\ -(n_{1}+2)=-(n_{2}+2) \\ n_{1}=n_{2} \end{array}

Entonces para todo n1,n2N:n_{1},n_{2} \in \mathbb{N}:

f(n1)=f(n2)    n1=n2f(n_{1})=f(n_{2})\implies n_{1}=n_{2}

Luego

#Z30(1)\#\mathbb{Z}_{\leq -3}\geq \aleph_0\tag{1}
  • ff es sobreyectiva: Sea yZ3y \in \mathbb{Z}_{\leq-3}, quiero ver que existe nNf(n)=yn \in \mathbb{N}\bigm|f(n)=y Como yZ3    y3=21    y21y \in \mathbb{Z}_{\leq-3}\implies y\leq-3=-2-1\implies -y-2\geq1 Notar que y2N-y-2 \in \mathbb{N}, luego:
f(y2)=(y2)2=yf(-y-2)=-(-y-2)-2=y

Entonces tengo que yZ3nNf(n)=y\forall y \in \mathbb{Z}_{\leq-3}\:\exists\:n \in \mathbb{N}\bigm|f(n)=y, en particular n=y2n=-y-2 Por lo tanto ff es sobreyectiva y

#Z30(2)\#\mathbb{Z}_{\leq -3}\leq \aleph_0\tag{2}

Por (1) y (2) ff es biyectiva y #Z3=0\#\mathbb{Z}_{\leq-3}=\aleph_0

\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

Item b)

5Z={5nnZ}={Todos los enteros divisibles por 5}5\cdot \mathbb{Z}=\{ 5\cdot n\bigm| n \in \mathbb{Z} \}=\{ \text{Todos los enteros divisibles por 5} \}

Defino f:Z5Zf(n)=5nf:\mathbb{Z}\to5\mathbb{Z}\bigm|f(n)=5n

  • ff inyectiva
f(n1)=f(n2)    5n1=5n2    n1=n2f(n_{1})=f(n_{2})\implies5n_{1}=5n_{2}\implies n_{1}=n_{2}
  • ff sobreyectiva Dado z5Zz \in5\mathbb{Z} por definición del conjunto nZz=5n    f(n)=z\:\exists\:n\in \mathbb{Z}\bigm|z=5n\implies f(n)=z

ff resulta ser biyectiva y 5ZZN5\mathbb{Z}\sim \mathbb{Z}\sim \mathbb{N}

\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

Item c)