Avanzado-Práctica 4- Cardinalidad I

Tema: Cardinalidad I

Thu-29-08-2024 11:54 status: tags: Cardinalidad


Polinomios en Q\mathbb{Q}

Sea Q[x]Q[x] el espacio de polinomios con coeficientes racionales.

Ej. : Cuál es su cardinal?

Idea: es numerable, pues si expreso todos los posibles polinomios que puedo generar. Construyo un polinomio, es decir necesito definir n coeficientes ana_{n}. Y por cada coeficientes tengo tantas posibilidades como #Q\#\mathbb{Q}. Luego tengo union de conjuntos numerables.

Defino:

Qn[x]={fQ[x]:gr(f)n}{0}Q_{n}[x]=\{ f\in \mathbb{Q}[x]:gr(f)\leq n \}\bigcup \{ 0 \}

Luego tenemos

Q×Q×QQn[x]n+1 veces\begin{array}{l} \mathbb{Q}\times \mathbb{Q}\dots \times \mathbb{Q}\to Q_{n}[x] \\ \text{n+1 veces} \end{array} (α0,α1,α2,,αn)α0+α1x+α2x2++αnxn(\alpha_{0},\alpha_{1},\alpha_{2},\dots,\alpha_{n})\to\alpha_{0}+\alpha_{1}x+\alpha_{2}x^{2}+\dots+\alpha_{n}x^{n}

Por lo tanto, como es una biyección y #Qn=#N\#\mathbb{Q}^{n}=\#\mathbb{N} resulta que #Qn[x]\#\mathbb{Q}_{n}[x] es numerable.


Obs:Obs:

Q[x] es numerable\mathbb{Q}[x] \text{ es numerable}

Dem:Dem: Por inducción: Si n=1    Qn=1 \implies \mathbb{Q} es numerable. Si Qn\mathbb{Q}^{n} es numerable, entonces QnN\mathbb{Q}^{n}\sim \mathbb{N} y QN\mathbb{Q}\sim \mathbb{N}. Entonces Qn×QN×N\mathbb{Q}^{n}\times \mathbb{Q}\sim \mathbb{N}\times \mathbb{N}. Si tengo una biyección entre las primeras 2 entonces tengo una biyección en la tercera. f:QnNf:\mathbb{Q}^{n}\to \mathbb{N} y g:QNg:\mathbb{Q}\to \mathbb{N} son biy. entonces (x,y)(f(x),g(y))(x,y)\to(f(x),g(y)) es biyección.

Con lo cual Qn+1\mathbb{Q}^{n+1} es numerable. Finalmente

Q[x]=nNQn[x]Q[x]=\bigcup_{n \in \mathbb{N}}Q_{n}[x]

es numerable por ser unión numerable de conjuntos numerables.


Sabemos #R>#Q\#\mathbb{R}>\#\mathbb{Q}. Entonces hay más elementos en R\mathbb{R} que en Q\mathbb{Q}.

2 hace la diferencia?\text{$\sqrt{ 2 }$ hace la diferencia?}

Hacemos Q{raicesnm:n,mQ}\mathbb{Q}\bigcup \{ raices\quad n^{m}:n,m\in \mathbb{Q} \}. ¿R\mathbb{R} sigue siendo mas grande que Q\mathbb{Q}? No, no estaría agarrando π\pi por ejemplo. En realidad hay una propiedad, los números trascendentes.


Definicion:Nuˊmeros algebraicosDefinicion: \text{Números algebraicos} Decimos que zCz\in \mathbb{C} es algebraico si existe fQ[x],f0f\in \mathbb{Q}[x],f\neq0 tal que f(z)=0f(z)=0

Por ej., rQ,i,2,2+1r\in \mathbb{Q},i,\sqrt{ 2 },\sqrt{ 2 }+1 Pues xr,x2+1,x22,x(x2)3x-r,x^{2}+1,x^{2}-2,x(x-2)-3 están en Q[x]\mathbb{Q}[x]


Ej.Ej.

A={zC,z  algebraico} es numerableA=\{ z\in \mathbb{C},z\; algebraico \} \text{ es numerable}

Dem:Dem: Dado fQ[x],f0f\in \mathbb{Q}[x],f\neq0. Por el teorema fundamental del algebra ff tiene gr(f)gr(f) raíces (contadas con multiplicidad)

Es decir {zC:f(z)=0}\{ z\in \mathbb{C}:f(z)=0 \} es finito.

A=fQ[x]{0}{zC:f(z)=0}A=\bigcup_{f\in Q[x]\setminus \{ 0 \}} \{ z\in \mathbb{C}:f(z)=0 \}

y es unión numerable de conjuntos finitos. Luego es numerable.


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