Thu-29-08-2024 09:39
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tags: Cardinalidad
Prop:
A num, B finito⟹A∪Bnumerable
Dem:
Sea A∪B=A∪(B∖A),B∖A=B′
Así, s.p.d.g, A⋂B=∅
f:N→Ag:n→Bbiyectivabiyectiva
Defino h:N→A⋃B
h(k)={g(k)f(k−n)1≤k≤nk≥nh resulta ser biyectiva
Prop:
A,Bnumerables⟹A×B numerable
Dem:
Basta ver que N×N es numerable.
Construimos una biyección f(n,m)=2n−1.(2m−1)
Prop:
A numerable, B numerable⟹A⋃B numerable
Dem:
Sea A∪B=A∪(B∖A),B∖A=B′
Así, s.p.d.g, A⋂B=∅
Tomo f:N→A,g:N→B es biyectiva.
Defino h:N→A⋃B
h(n)={f(n)g(n)n=2kn=2k−1
h resulta ser biyectiva.
Prop:
Para cada n∈N, sea An contable.Entones A=⋃n∈NAn es contable.
Unión contable de contables es contable
Dem:
Quiero ver que #A≤ℵ0⟺∃f:A→N inyección.
Basta ver que ∃g:N×N→A sobreyectiva.
Sé que ∀n∈N∃fn:N→An sobreyectiva.
Defino g(n,m)=fn(m). g resulta ser sobreyección.
Si a∈A,∃n:a∈An
Luego ∃m:a=fn(m)=g(n,m)
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Prop:
A infinito, C contable ⟹A∪C∼A
Dem:
Suponemos que A y C son disjuntos.
s.p.d.g., A∩C=∅
Como A infinito ∃B⊆A numerable. (Pues #ℵ0≤#A)
Como #B∪C=#B, pues unión de contables tiene cardinal ℵ0
∃f:B∪C→B biyección.
Defino h:A⋃C→A
h(x)={f(x)xx∈B∪Cx∈A∖B
h resulta ser biyección.
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Lema:
R∼(0,1)
Dem:
R∼(−1,1)x↦1+∣x∣x∼(0,1)y↦2y+1
Teorema:
R no es numerable
Dem:
Por absurdo, basta ver que (0,1) no es numerable.
Suponiendo que existe biyección entre R y (0,1).
(0,1)={a1,a2,a3,…}
Tenemos que buscar un número ∈(0,1) tal que no le corresponde ningún ai
Escribamos:
ai=0,ai1,ai2,ai3…
El desarrollo es así pues ai∈(0,1)⟹0<ai<1,ai es un número decimal entre 0 y 1
Este es un desarrollo decimal de ai, con aij∈{0,…,9}
no todos simultáneamente 9, pues 0,999999⋯=1, con j≫0
a1=0,a11,a12,a13…a2=0,a21,a22,a23…a3=0,a31,a32,a33…
Defino a=0,b1b2b3…,conbj∈{1,…,8}∖{ajj}
Elijo uno cualquiera.
Así a∈(0,1), y ademaˊs b=ai∀i∈N pues bj=ajj
Como hemos supuesto que que (0,1) es numerable. Entonces existe biyección f:N→(0,1)∣∃i∈N:f(i)=ai∈(0,1)
Y como b=ai∀i, entonces no existe tal i. Llegamos a una contradicción. Por lo tanto (0,1) no es numerable. Se sigue entonces que R no es numerable.
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Hipótesis del continuo
Si ℵ0≤#A≤c=#REntonces #A=ℵ0 oˊ #A=c
No vale usar esta hipótesis para los ejercicios
Recordar: P(X)={A:A⊆X}
Obs:
#X≤#P(X), pues tenemos f:X→P(X)
f(x)={x},iny.
Teorema:Cantor
#X<#P(X)
Dem:
Por absurdo.
Por el contrario, supongamos que ∃g:X→P(X) sobreyectiva.
Pues #X≥#P(X)
Definimos:
A={x∈X:x∈g(x)}∈P(X)
Pues A resulta ser subconjunto de P(X), también notar que g(x) devuelve un conjunto,
por eso puede pasar que x∈g(x)
Luego ∃a∈X con A=g(a). Porque g es sobreyectiva, por lo tanto todo subconjunto tiene preimagen.
Así, a∈A⟺a∈g(a)=A.
a∈A⟺a∈A
Claramente un absurdo.
Usamos esta propiedad:#A≤#B⟺∃g:B→A sobreyectiva
Obs:
P(N)∼RLuego R no es numerable
Dem:
#N=ℵ0<P(N)∼Rℵ0<R
Prop:
P(X)∼{0,1}X
Corolario:
#RR>c
Dem:
c=#RPor cantor<#P(R)=#{0,1}Rpues {0,1}⊆R≤#RR
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Prop:Ley exponencial
AB×C∼(AB)C∀A,B,C conjuntos
Dem:
Defino:
Φ:AB×C→(AB)C
Φ(f)∈(AB)C
Φ(f)(c)∈AB
⟹Φ(f)(c)(b)=f(b,c)Puesf∈AB×C
Entonces Φ es biy, más aún,:
ϕ:(AB)C→AB×C
ϕ(g)(b,c)=g(c)(b)es su inversapuesg(c)∈AB
Queda como ejercicio que componer ϕ y Φ da la identidad.
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Corolario:
#RQ=c
Demo:
RQ∼P(N)Q∼({0,1}N)Qx Ley∼{0,1}N×Q∼{0,1}N∼P(N)∼R
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Citas y Comentarios
Agregar o quitar cosas finitas a conjuntos infinitos, no hace gran diferencia.
El cardinal del conjunto de las funciones continuas es igual c..
La próxima veremos "espacios métricos", tema más importante de la materia.
Se recomendaron los libros:
- Lages Lima, 1.1, 1.2, 1.3, 3.1