Thu-22-05-2025 20:30
profe: Dario Martin Aza
status:
tags: Compacidad
Ejercicio 1
(xn)n∈N⊆(E,d) tal que xn⟶x. Entonces {xn}n∈N∪{x}=K⊆E es un compacto
Dem:
Sea {Ui}i∈I un cubrimiento por abiertos de K. Quiero extraer un subcubrimiento finito.
Sea i~∈I:x∈Ui~ . Entonces, como Ui~ es un abierto ∃r>0B(x,r)⊆Ui~ y ∃n0∈N tal que si n≥n0
d(xn,x)<r⟹xn∈B(x,r)⊆Ui~∀n≥n0
Sean i1,i2,i3,…,in0−1 tales que xj∈Uij para cada j∈{1,2,…,n0−1}
⟹Ui1,Ui2,…,Uin0−1,Ui~ es un subcubrimiento de K
Por lo tanto, K es compacto.
Q.E.D.□
Ejercicio 2
Sea f:(E,d)→(E′,d′) continua tal que f−1(K) es compacto para todo K⊆E′ compacto. Entonces f es una función cerrada. i.e. : f(F) es cerrado ∀F⊆E cerrado.
Dem:
Sea F⊆E cerrado, quiero ver que f(F) es cerrado.
Sea (xn)n∈N⊆f(F) una sucesión tal que xn⟶x, quiero ver que x∈f(F)
Como (xn)n∈N⊆f(F)⟹∃yn∈Ff(yn)=xn.
La sucesión (yn)n∈N no necesariamente es convergente. Aprovecho la compacidad para tomar una subsucesión.
Sea K⊆E′ dado por K={xn}n∈N∪{x} , que ya vimos que es compacto.
Entonces f−1(K) es compacto.
Observar que {yn}n∈N⊆f−1(K) compacto porque f(yn)=xn∈K.
Como {yn} es una sucesión en mi compacto ∃ynk converge ynk⟶y
Como ynk∈F∀k∈N entonces y∈F porque F es cerrado.
Como f es continua, f(ynk)=xnk⟶f(y)
Como (xnk) es una subsucesión de (xn)n∈N que converge a x, por unicidad del límite, f(y)=x∈f(F)
Ejercicio 3
f:X→X continua y (X,d) es un espacio métrico compacto tal que f cumple:
d(f(x),f(y))≥d(x,y)∀x,y∈XEntonces f es un homeomorfismo
Dem:
Hay que ver que es es biyectiva, y que su inversa es continua.
Sean x,y∈X, si f(x)=f(y)⟹d(f(x),f(y))=0⟹d(x,y)=0⟹x=y
Entonces f es inyectiva.
Veamos que es sobreyectiva. Supongamos que no.
Sea x∈f(X)=Im(f)
Consideramos la sucesión (f(n)(x))n∈N Donde
f(n)(x)=nvecesf∘f∘⋯∘f
Afirmo que (f(n)(x))n∈N no admite subsucesiones convergentes, lo cual sería un absurdo porque es compacto. Sea n>m