Autor Tema: Sucesión en R^2 y topología

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15 Marzo, 2025, 06:02 pm
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Nub

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Hola
Sea \( x_n \) sucesion de \( \mathbb{R^2} \) \( /x_n\rightarrow{p} \) y sea \( A=\left\{{x_n,n\in{\mathbb{N}}}\right\} \)
Encontrar:
\( int(A),\bar{A}(clausura),A'(Puntos de acumulación),\partial A(frontera) \)

¿Alguna idea? por ejemplo a simple vista el int(A) para mi es vacío, no se como justificarlo pero como el conjunto A son puntos "aislados" por así decirlo no creo que se pueda decir que hay bolas incluídas dentro de ese conjunto... en cuanto a punto de acumulación creo que \( p \) seria uno

15 Marzo, 2025, 06:59 pm
Respuesta #1

ani_pascual

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Hola:
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¿Alguna idea? por ejemplo a simple vista el int(A) para mi es vacío, no sé como justificarlo pero como el conjunto A son puntos "aislados" por así decirlo no creo que se pueda decir que hay bolas incluídas dentro de ese conjunto... en cuanto a punto de acumulación creo que \( p \) seria uno
En efecto, si fuera \( Int(A)\neq \emptyset \) existiría \( n\in\mathbb{N} \) tal que \( x_n\in\,\,Int(A) \) luego existe \( \varepsilon >0 \) tal que \( B(x_n,\varepsilon)\subset A \), pero esto es absurdo ya que \( A \) es numerable y la bola no. Te sugiero que pruebes que \( A'=\{p\},\overline{A}=A\cup \{p\},\partial(A)=\overline{A} \). A ver si te sale...  :) Recuerda que \( \partial(A)=\overline{A}\cap \overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \)
Añadido:
He supuesto que la sucesión no es constante ni semiconstante, ya que si existe \( n_0\in\mathbb{N} \) tal que \( x_n=p,\,\,\forall\,n\geq n_0 \), entonces \( A'=\emptyset \) con lo que es \( \overline{A}=A=\partial{A} \) y \( Int(A)=\emptyset \).
Corregido
Saludos

17 Marzo, 2025, 05:39 pm
Respuesta #2

Nub

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¿Alguna idea? por ejemplo a simple vista el int(A) para mi es vacio, no se como justificarlo pero como el conjunto A son puntos "aislados" por asi decirlo no creo que se pueda decir que hay bolas incluidas dentro de ese conjunto... en cuanto a punto de acumulación creo que \( p \) seria uno
En efecto, si fuera \( Int(A)\neq \emptyset \) existiría \( n\in\mathbb{N} \) tal que \( x_n\in\,\,Int(A) \) luego existe \( \varepsilon >0 \) tal que \( B(x_n,\varepsilon)\subset A \), pero esto es absurdo ya que \( A \) es numerable y la bola no. Te sugiero que pruebes que \( A'=\{p\},\overline{A}=A\cup \{p\},\partial(A)=\overline{A} \). A ver si te sale...  :) Recuerda que \( \partial(A)=\overline{A}\cap \overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \)
Añadido:
He supuesto que la sucesión no es constante ni semiconstante, ya que si es \(  A=\{p\}\cup F \) para algún \( F\subset A, F \) finito ( incluyendo el vacío), entonces \( A'=\emptyset \) con lo que es \( \overline{A}=A=\partial{A} \) y \( Int(A)=\emptyset \).
Saludos
Hola ani_pascual, me pasa una cosa tu me propones que demuestre algo, pero lo que pasa que a mi no se me ocurre que proponer y si propongo algo no se si es verdad, yo todo lo pienso en dibujos y el conjunto A son puntos por eso es raro.

Por ejemplo, se que \( \bar{A}=A\cup{\partial{A}} \) entonces necesito \( \partial{A} \) y acá dibujisticamente pienso que la frontera son todos los elementos de A mas el punto p, de pensarlo con el dibujo nada mas, entonces quedaría \( \bar{A}=A\cup(A\cup{\left\{{p}\right\}}=(A\cup{A})\cup{\left\{{p}\right\}}=A\cup{\left\{{p}\right\}} \) y es lo que me dijiste tu

Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...

17 Marzo, 2025, 06:28 pm
Respuesta #3

ani_pascual

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Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...
En primer lugar he de corregir algo que te puse en el mensaje anterior; y es que escribí que la sucesión \( A \) es constante o semiconstante es equivalente a decir que \( A=\{p\}\cup F \) para algún \( F\subset A \) con \( F \) finito, y no es exactamente cierto, pues puede ocurrir, por ejemplo, que sea \( A=\{x_1,p,x_1,p,x_1,p\ldots \} \) con \( x_1\neq p \) y así es \( A=\{p\}\cup F \) con \( F=\{x_1\}\subset A \) y, sin embargo, la sucesión no es constante ni semiconstante. Tenía que haberlo expresado diciendo que existe \( n_0\in\mathbb{N} \) tal que \( \forall\,n\geq n_0 \) es \( x_n=p \).
Respecto a tu pregunta, ten en cuenta que \( \forall\,n\in\mathbb{N} \) es \( x_n\in A\subset \overline{A} \) y por otro lado \( \forall\,\varepsilon>0 \) se cumple \( B(x_n,\varepsilon)\textcolor{red}{\cap} (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \) luego \( x_n\in\overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \) y  así \( x_n\in \partial(A),\,\forall\,n\in\mathbb{N} \).
Además, \( p\in\overline{A} \) ya que existe una sucesión en \( A \) (ella misma) que converge a \( p \), y por otra parte, \( \forall\,\varepsilon>0,\, \,B(p,\varepsilon)\cap (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \), luego \( p\in\overline{A}\cap \overline{\mathbb{R}^2\setminus A}=\partial(A) \). En definitiva, \( \partial(A)=A\cup\{p\} \).
Saludos

17 Marzo, 2025, 07:44 pm
Respuesta #4

Nub

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Hola:
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Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...
En primer lugar he de corregir algo que te puse en el mensaje anterior; y es que escribí que la sucesión \( A \) es constante o semiconstante es equivalente a decir que \( A=\{p\}\cup F \) para algún \( F\subset A \) con \( F \) finito, y no es exactamente cierto, pues puede ocurrir, por ejemplo, que sea \( A=\{x_1,p,x_1,p,x_1,p\ldots \} \) con \( x_1\neq p \) y así es \( A=\{p\}\cup F \) con \( F=\{x_1\}\subset A \) y, sin embargo, la sucesión no es constante ni semiconstante. Tenía que haberlo expresado diciendo que existe \( n_0\in\mathbb{N} \) tal que \( \forall\,n\geq n_0 \) es \( x_n=p \).
Respecto a tu pregunta, ten en cuenta que \( \forall\,n\in\mathbb{N} \) es \( x_n\in A\subset \overline{A} \) y por otro lado \( \forall\,\varepsilon>0 \) se cumple \( B(x_n,\varepsilon)\cup (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \) luego \( x_n\in\overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \) y  así \( x_n\in \partial(A),\,\forall\,n\in\mathbb{N} \).
Además, \( p\in\overline{A} \) ya que existe una sucesión en \( A \) (ella misma) que converge a \( p \), y por otra parte, \( \forall\,\varepsilon>0 \,B(p,\varepsilon)\neq (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \), luego \( p\in\overline{A}\cap \overline{\mathbb{R}^2\setminus A}=\partial(A) \). En definitiva, \( \partial(A)=A\cup\{p\} \).
Saludos
Una duda, no le erraste ahi en \( B(x_n,\varepsilon)\cup (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \) no seria la intersección?  Otra cosa veo que dices cosas como \( \mathbb{R^2} \)\\( A \) yo esto le digo A complemento (\( A^c \)), otra cosa ¿Que significa \( x_n\in\overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \)? esa notacion la uso para la clausura yo

Vi tu demostración por arriba, pero luego de haber preguntado se me habia ocurrido algo ¿Se podria haber probado la doble inclusion para probar que \( \partial(A)=A\cup\{p\} \)?

17 Marzo, 2025, 07:47 pm
Respuesta #5

Luis Fuentes

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Hola

Hola ani_pascual, me pasa una cosa tu me propones que demuestre algo, pero lo que pasa que a mi no se me ocurre que proponer y si propongo algo no se si es verdad, yo todo lo pienso en dibujos y el conjunto A son puntos por eso es raro.

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Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...

Es que es así como se trabaja en topología; uno por un dibujo, por experiencia, por la intuición que tiene de los conjuntos  y conceptos que maneja tiene un candidato a interior, o frontera, o clausura o lo que sea. Luego se trata de intentar probar rigurosamente que nuestro candidato intuitivo cumple lo que debe. Si lo conseguimos perfecto; sino podemos replantearnos si nuestra intuición era errónea o darle otra vuelta para ver si logramos hacer la prueba.

Saludos.

17 Marzo, 2025, 07:53 pm
Respuesta #6

ani_pascual

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Una duda, no le erraste ahi en \( B(x_n,\varepsilon)\cup (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \) no seria la intersección?  Otra cosa veo que dices cosas como \( \mathbb{R^2} \)\\( A \) yo esto le digo A complemento (\( A^c \)), otra cosa ¿Que significa \( x_n\in\overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \)? esa notacion la uso para la clausura yo

Vi tu demostración por arriba, pero luego de haber preguntado se me habia ocurrido algo ¿Se podria haber probado la doble inclusion para probar que \( \partial(A)=A\cup\{p\} \)?
Sí, es una errata, En efecto, \( A^c=\mathbb{R}^2\setminus A \) es el complementario de \( A \) y \( \overline{A} \) denota la clausura, cierre o adherencia de \( A \), Lo que he probado, es la inclusión \( A\cup \{p\}\subset \partial(A) \). La otra para ti ... ;D
Saludoa

18 Marzo, 2025, 06:12 pm
Respuesta #7

Nub

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Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...
En primer lugar he de corregir algo que te puse en el mensaje anterior; y es que escribí que la sucesión \( A \) es constante o semiconstante es equivalente a decir que \( A=\{p\}\cup F \) para algún \( F\subset A \) con \( F \) finito, y no es exactamente cierto, pues puede ocurrir, por ejemplo, que sea \( A=\{x_1,p,x_1,p,x_1,p\ldots \} \) con \( x_1\neq p \) y así es \( A=\{p\}\cup F \) con \( F=\{x_1\}\subset A \) y, sin embargo, la sucesión no es constante ni semiconstante. Tenía que haberlo expresado diciendo que existe \( n_0\in\mathbb{N} \) tal que \( \forall\,n\geq n_0 \) es \( x_n=p \).
Respecto a tu pregunta, ten en cuenta que \( \forall\,n\in\mathbb{N} \) es \( x_n\in A\subset \overline{A} \) y por otro lado \( \forall\,\varepsilon>0 \) se cumple \( B(x_n,\varepsilon)\textcolor{red}{\cap} (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \) luego \( x_n\in\overline{\mathbb{R}^2\setminus A} \) y  así \( x_n\in \partial(A),\,\forall\,n\in\mathbb{N} \).
Además, \( p\in\overline{A} \) ya que existe una sucesión en \( A \) (ella misma) que converge a \( p \), y por otra parte, \( \forall\,\varepsilon>0,\, \,B(p,\varepsilon)\cap (\mathbb{R}^2\setminus A)\neq \emptyset \), luego \( p\in\overline{A}\cap \overline{\mathbb{R}^2\setminus A}=\partial(A) \). En definitiva, \( \partial(A)=A\cup\{p\} \).
Saludos
No se, me parece raro usar la clausura y la clausura de \( \mathbb{R^2}-A \), no seria que hay que probar esto:

\( A\cup{\left\{{p}\right\}}\subset{dA} \)

Intentare algo, tal vez es cualquiera, pero lo que siempre hacia es tomar un elemento de el conjunto de la izquierda y ver si esta en el de la derecha

Sea \( a\in{A\cup{\left\{{p}\right\}}} \) luego 1) \( a=x_k \) o 2) \( a=p \)

1) \( a\in{dA\Leftrightarrow{\forall{r>0,B(a,r)\cap{A\neq}}}}\emptyset,B(a,r)\cap{A^c}\neq \emptyset \)

No se como probarlo, pero por ejemplo si suponemos que \( B(a,r)\cap{A}=\emptyset \) es absurdo pues el centro de la bola pertenece a A, es decir la bola y el conjunto A tienen elementos en común entonces no puede ser vació esa intersección

Si \( B(a,r)\cap{A^c}=\emptyset \) aca no se como probar que es absurdo, apelaría a como es el conjunto... osea en un dibujo puedes ver que para cierto radio, habra una bola que no toque elementos de \( A \), pero si de \( A^c \), bueno en realidad para cada bola, no se que tan formal sea esto :-[

2) prácticamente lo mismo

¿Esta bien o hice cualquier cosa?

PD: lo que mas me molesta es por ejemplo que no se como probar exactamente al 100% que un punto por ejemplo es frontera, se la definición pero no me ayuda en nada, es mas en plan "mira el dibujo y date cuenta que cumple la definición" y eso no se si es tan formal...

18 Marzo, 2025, 06:51 pm
Respuesta #8

ani_pascual

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No se, me parece raro usar la clausura y la clausura de \( \mathbb{R^2}-A \), ...
La frontera de un conjunto \( A \) en un espacio topológico se denota por \( \partial(A) \) o \( Fr(A) \) y es, por definición, \( \partial(A)=\overline{A}\cap\overline{A^c} \)
Saludos

18 Marzo, 2025, 07:17 pm
Respuesta #9

ani_pascual

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Otra cosa que me podrias decir es porque la frontera es \( A \) union el punto \( p \) mi respuesta sera porque lo saque del dibujo, pero eso no es una prueba...
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En el primer mensaje se prueba que cada elemento de \( A \), así como el elemento \( p \), pertenecen a la frontera de \( A \). Por otro lado, si \( x\in\partial(A) \) entonces puede ocurrir que \( x\in A \) o que \( x\in A^c \).
 Si ocurre lo primero, entonces es claro que \( x\in A\subset A\cup \{p\} \). Si ocurre lo segundo, es decir, si \( x\in A^c \), necesariamente ha de ser \( x=p \) con lo que \( x\in\{p\}\subset A\cup\{p\} \), pues de lo contrario existiría un entorno de \( x \), digamos \( B(x,\varepsilon) \), tal que \( B(x,\varepsilon)\subset (A\cup \{p\})^c \subset A^c\Longrightarrow B(x,\varepsilon)\cap A=\emptyset \), lo cual contradice que \( x\in\overline{A} \) y, por tanto, contradice que \( x\in\partial(A) \). En definitiva, \( x\in A\cup \{p\} \)
Saludos