Autor Tema: Envolturas convexa, cónica e hiperplano de apoyo de un conjunto

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28 Mayo, 2023, 05:27 pm
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Beautyofmaths

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Hola, he resuelto el siguiente ejercicio y me gustaría que alguien lo revisara porque tengo dudas en ciertos apartados:

Dado el conjunto \( X=\{(x,y) \in \mathbb{R^2}:y \geq x^2, x \leq 0\} \cup{[(0,+\infty) \times (0,+\infty)}]  \), después de representarlo gráficamente he hecho el primer apartado diciendo que:
1)No es cerrado porque \( (1,0) \) es punto frontera y no pertenece al conjunto.
2)Sí es convexo porque todo segmento entre dos puntos del conjunto se queda incluido en el conjunto.
3)Sí es abierto porque el conjunto es igual a su interior.
4)No es cono porque la semirrecta que parte del punto \( (0,0) \) en la dirección del semieje positivo de las abscisas no está incluido en \( X \).

Luego me preguntaban por la envoltura convexa del conjunto que, al ser convexo, es él mismo y la cónica que sería \( X\cup \){el semieje positivo de las abscisas}.

Después, me preguntaban si es posible separar estrictamente \( X \) de cualquier punto exterior a él y, al ser convexo y cerrado, la respuesta es que sí por el teorema de separación. 

Finalmente, me pedían un hiperplano de apoyo del conjunto para \( (0,0) \) y he pensado en el eje de abscisas. ¿Estaría bien razonado? Muchas gracias.

28 Mayo, 2023, 07:00 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

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Hola

Hola, he resuelto el siguiente ejercicio y me gustaría que alguien lo revisara porque tengo dudas en ciertos apartados:

Dado el conjunto \( X=\{(x,y) \in \mathbb{R^2}:y \geq x^2, x \leq 0\} \cup{[(0,+\infty) \times (0,+\infty)}]  \), después de representarlo gráficamente he hecho el primer apartado diciendo que:
1)No es cerrado porque \( (1,0) \) es punto frontera y no pertenece al conjunto.
2)Sí es convexo porque todo segmento entre dos puntos del conjunto se queda incluido en el conjunto.

Bien.

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3)Sí es abierto porque el conjunto es igual a su interior.

No es abierto. Por ejemplo el punto \( (-1,1) \) pertenece al conjunto pero no a su interior. Una bola centra en él de radio \( r \) tiene dentro al punto \( (-1-r/2,1) \) que NO está en el conjunto.
 
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4)No es cono porque la semirrecta que parte del punto \( (0,0) \) en la dirección del semieje positivo de las abscisas no está incluido en \( X \).

No es cono. Pero ese no es el motivo. Es cono si para todo \( (x,y)\neq (0,0) \) del conjunto cualquier múltiplo \( k(x,y) \) con \( k>0 \) pertenece a él.

Entonces no es cono porque \( (-1,1)\in X \), pero \( 2(-1,1)\not\in X \)

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Luego me preguntaban por la envoltura convexa del conjunto que, al ser convexo, es él mismo y la cónica que sería \( X\cup \){el semieje positivo de las abscisas}.

La envoltura convexa bien.

La otra no. La envoltura cónica es \( \Bbb R\times (0,+\infty)\cup (-\infty,0]\times \{0\} \). Piensa porqué.

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Después, me preguntaban si es posible separar estrictamente \( X \) de cualquier punto exterior a él y, al ser convexo y cerrado, la respuesta es que sí por el teorema de separación. 

Pero no es cerrado.

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Finalmente, me pedían un hiperplano de apoyo del conjunto para \( (0,0) \) y he pensado en el eje de abscisas. ¿Estaría bien razonado? Muchas gracias.

¿Cómo te definen hiperplano de apoyo de un conjunto para un punto del mismo?.

Saludos.