G4-Ej.16

Sea f ⁣:(E,d)(E,d)f\colon (E,d)\to(E',d') uniformemente continua, y A,BEA,B\subset E no vacíos con d(A,B)=0d(A,B)=0. Recordemos

d(A,B)=inf{d(a,b):aA,  bB},d(f(A),f(B))=inf{d(f(a),f(b)):aA,  bB}.d(A,B)=\inf\{d(a,b):a\in A,\;b\in B\}, \qquad d'\bigl(f(A),f(B)\bigr)=\inf\{d'(f(a),f(b)):a\in A,\;b\in B\}.
  1. Tomemos un ε>0\varepsilon>0.

  2. Por uniform continuidad de ff, existe δ>0\delta>0 tal que

d(x,y)<δd(f(x),f(y))<εx,yE.d(x,y)<\delta \quad\Longrightarrow\quad d'\bigl(f(x),f(y)\bigr)<\varepsilon \quad\forall x,y\in E.
  1. Como d(A,B)=0d(A,B)=0, existe algún par (a,b)A×B(a,b)\in A\times B con
d(a,b)<δ.d(a,b)<\delta.
  1. Entonces
d(f(a),f(b))<ε.d'\bigl(f(a),f(b)\bigr)<\varepsilon.
  1. Por definición del ínfimo,
d(f(A),f(B))=inf{d(f(x),f(y)):xA,yB}d(f(a),f(b))<ε.d'\bigl(f(A),f(B)\bigr) =\inf\{d'(f(x),f(y)):x\in A,y\in B\} \le d'\bigl(f(a),f(b)\bigr) <\varepsilon.
  1. Como esto vale para todo ε>0\varepsilon>0, concluimos
d(f(A),f(B))=0.d'\bigl(f(A),f(B)\bigr)=0.