#1Supremos e ínfimos

2025 - Teórica 1 - Supremos e ínfimos

9 min de lectura

Thu-20-03-2025 18:11 profe: Natalia Accomazzo Scotti status: tags: Supremos e ínfimos


Def. 1:{\color{Cyan} \text{Def. 1:} }

Sea AR. Decimos que 1. cR cota superior de A si caaA 2. cR es el maˊximo de A si es cota superior y ademaˊcA. 3. A es acotado superiormente si tiene alguna cota superior.\begin{array}{l} \text{Sea $A\subseteq \mathbb{R}$. Decimos que }\\ \text{1. $c\in \mathbb{R}$ cota superior de $A$ si $c\geq a\quad\forall a \in A$ }\\ \text{2. $c \in \mathbb{R}$ es el máximo de $A$ si es cota superior y además $c \in A.$ }\\ \text{3. $A$ es acotado superiormente si tiene alguna cota superior.} \end{array}

Def. 2:{\color{Cyan} \text{Def. 2:} }

Sea AR,sR. Decimos que s es el supremo de A si:1. s es cota superior de A 2. Si s es cota superior de A    ss \begin{array}{l} \text{Sea $A\subseteq \mathbb{R},s \in \mathbb{R}.$ Decimos que $s$ es el supremo de $A$ si:}\\ \text{1. $s$ es cota superior de $A$ }\\ \text{2. Si $s'$ es cota superior de $A \implies s'\geq s$ } \end{array}

Ejemplo:Ejemplo:

A=(,1)A=(-\infty,1). 1=sup(A)1=sup(A)

  • Por definición de AA 1 es cota superior
  • Sea s<1s'<1 qvq ss' no es cota superior. Puedo tomar el punto s+12\frac{s'+1}{2}
s+12<1    s+1<2    s<1\frac{s'+1}{2}<1\iff s'+1<2\iff s'<1

Luego s+12A\frac{s'+1}{2} \in A Ver que s+12>s\frac{s'+1}{2}>s' Entonces ss' no puede ser cota superior     1=sup(A)\implies1=sup(A)

\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 \quad \quad \quad \quad \quad \square

Axioma de completitud

Dado AR,AA\subseteq \mathbb{R},A\neq \emptyset y acotado superiormente, entonces existe sup(A)Rsup(A)\in \mathbb{R}


Prop. 1:{\color{Orange} \text{Prop. 1:} }

Sea AR. Entonces s=sup(A) si y solo si:1. s es cota superior de A .1. ϵ>0aϵAsϵ<aϵs \begin{array}{l} \text{Sea $A\subseteq \mathbb{R}$. Entonces $s=sup(A)$ si y solo si:}\\ \text{1. $s$ es cota superior de $A$ .}\\ \text{1. $\forall \epsilon> 0\:\exists\:a_{\epsilon}\in A\:|\:s-\epsilon<a_{\epsilon}\leq s$ } \end{array}

Dem:{\color{Orange} \text{Dem:} } Ida:

  • ss es cota superior de AA pues s=sup(A)s=sup(A)
  • Dado E>0,\mathcal{E}>0, qvq aϵA\:\exists\:a_{\epsilon}\in A con sϵ<aϵs-\epsilon<a_{\epsilon} Supongo que no existe, entonces asϵaAa\leq s-\epsilon \quad\forall a \in A Pero entonces sϵs-\epsilon es cota superior y también sϵ<ss-\epsilon<s . Absurdo

Vuelta: Qvq s=sup(A)s=sup(A) Sea ss' una cota superior de AA. Supongo que s<ss'<s tenemos 0<ss=E0<s-s'=\mathcal{E} Por condición ii)ii) aEAsE<aEs\:\exists\:a_{\mathcal{E}}\in A\:|\:s-\mathcal{E}<a_{\mathcal{E}}\leq s

sE=s(ss)=s    aEAs<aEs-\mathcal{E}=s-(s-s')=s'\implies \:\exists\:a_{E}\in A\:|\: s'<a_{\mathcal{E}}

absurdo.


Prop. 2:{\color{Orange} \text{Prop. 2:} } Principio de Arquímedes

N no estaˊ acotado superiormente.Equivalentemente, xRnN:xn \begin{array}{l} \text{$\mathbb{N}$ no está acotado superiormente.}\\ \text{Equivalentemente, $\forall x \in \mathbb{R}\quad\:\exists\:n \in \mathbb{N}:x\leq n$ } \end{array}

Dem:{\color{Orange} \text{Dem:} } A=NA=\mathbb{N} . Supongo que está acotado superiormente. N\mathbb{N}\neq \emptyset

Por completitud s=su(N)\:\exists\:s=su(\mathbb{N}) . Por la prop. E=1\mathcal{E}=1

nNs1<ns    s<n+1 abs!\:\exists\:n \in \mathbb{N}\:|\: s-1<n\leq s\implies s<n+1\text{ abs!}

Prop. 3:{\color{Orange} \text{Prop. 3:} } Principio de Arquímedes 2

yR,y>0 existe un nN0<1n<y \begin{array}{l} \text{$\forall y \in \mathbb{R},y>0$ existe un $n\in \mathbb{N}\:|\:0<\frac{1}{n}<y$ } \end{array}

Dem:{\color{Orange} \text{Dem:} } Como y>0,1yRy>0,\:\exists\:\frac{1}{y}\in \mathbb{R} Por Arquímedes, nN1y<n    1n<y\:\exists\:n \in \mathbb{N}\:|\:\frac{1}{y}<n\iff \frac{1}{n}<y


Teorema 1:{\color{violet} \text{Teorema 1:} }

Sea AR,A y acotado inferiormente     i=inf(A) \begin{array}{l} \text{Sea $A\subseteq \mathbb{R},A\neq \emptyset$ y acotado inferiormente $\implies \:\exists\:i=inf(A)$ } \end{array}

Dem:{\color{violet} \text{Dem:} } Sea A={a:aA}-A=\{ -a:a \in A \} Entonces A-A es acotado superiormente: Como AA es acotado inferiormente     cR\implies \:\exists\:c\in \mathbb{R} cota inferior de A    caaA    caaAA\implies c\leq a\quad\forall a \in A\implies-c\geq-a\quad\forall a \in A Entonces c-c es cota superior de A-A Por completitud, A-A tiene supremo. Sea s=sup(A)s=sup(-A)
Veamos que s=inf(A)-s=inf(A) :

  1. s-s es cota inferior
saaA    saaA    s es cota inferior de As\geq -a\quad \forall a \in A \iff-s\leq a\quad \forall a \in A\implies -s\text{ es cota inferior de }A
  1. Sea cc cota inferior de AA     c\implies-c es cota superior de A-A     cs    cs\implies-c\geq s\implies c\leq-s
\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 \quad \quad \quad \quad \quad \square

Citas y Comentarios

Temas relacionados