집합족 S={U_i | i∈I} 가 주어져있고, 각 i∈I에 대해서 U_i는 R에서의 개구간
먼저 다음과 같은 동치 관계를 주자
U_i ~ U_j if and only if I의 부분집합 I'이 존재해서 U_i, U_j ⊂ U(i∈I')U_i 그리고, U(i∈I')U_i는 개구간
또 동치류들의 모임(상집합)을 S/~ 라고하자 그러면
U([s]∈S/~){U(x∈[s])x) 는 개구간들의 disjoint union이 된다
근데 여기서 S/~가 countable set 임을 보이고싶은데 어떻게 보여야 할지 모르겠음
기본적인 아이디어는 U(x∈[s])x가 전부 유계인 개구간일때는
엡실론을 각 U(x∈[s])x들의 하한들의 크기를 비교해서 가장 작은걸로 정의하고 epsilon = inf{|inf(U(x∈[s])x) - (infU(x∈[s'])x)| | [s] != [s'], [s], [s'] ∈ S/~ }
그러면 1epsilon, -1epsilon, 2epsilon, ... 에 대해서 U(x∈[s])x마다 최소한의 엡실론앞에 계수를 갖는게 유일하게 존재하므로 엡실론의 계수들을 N으로보내는 단사함수를 생각할 수 있으므로 countable set 이다 이렇게 보이려고 했는데
epislon이 0이지 않다는걸 못보이겠음
+ 일반적으로
A=U(x∈[s])x가 전부 유계인 개구간이라는 조건을 없애기 위해서 함수 f를
f(A) = (infA+supA)/2 (A가 유계), infA (A가 아래로만 유계인 개구간), supA ( A가 위로로만 유계인 개구간) A=R이면 위 명제가 참인게 자명하므로 A=R인경우는 생각 X
epsilon = inf{f(U(x∈[s])x)-f(U(x∈[s])x)| | [s] != [s'], [s], [s'] ∈ S/~ } 로 정의했는데 여기서 epsilon이 0만 아니면 countable set임을 보일 수 있는데
여기서도 epsilon이 0이 아닌걸 보이기 까다로움
참고로 문제는 R에서의 임의의 open set은 셀 수 있는 개구간들의 disjoint union으로 나타낼 수 있다였음. 빡대가리라서 훨 쉽게 푸는법이 있을거 같지만 (귀납적으로 open set을 유지하게 해주는 개구간을 빼주는 등..) 그래도 'countable' 이라는 조건을 어떻게 보여야할지 모르겠음
루딘 챕터2 29번 아님?
루딘말고 다른책이여서 모르겠어요..
제 책에서 해당 챕터에 포함되는 내용은 하이네-보렐, 바이어슈트라스, compact set 개념밖에 안배운 상태였어요
일단 내가 아는 거는 R이 countable dense set을 가지는걸 이용해서 푸는 거임. 그리고 위에 적어놓은 거 보면 엡실론을 가장 작은거로 정의한다는데 R에서의 open set자체가 유계가 아니면 하한을 어떻게 정함?
U 개수가 countably infinite하면 어떻게 가장 작은걸 정의하는지 묻는 거였음
epsilon 정의에 관해서 추가했어요 일단 위같은 경우는 유계인 경우에서만 증명해보려고 저렇게 엡실론을 정의했어요
제 책에서는 dense set이라는 개념자체를 배운적이 없어서 어떻게 보여야할지 모르겠네요
정확히 말하자면 조밀하다 라는 표현은 배웠는데 R이 countable dense set을 가진다는걸 안배웠어요
Dense를 알면 유리수 집합의 limit point의 집합이 무리수를 포함하고 유리수와 무리수 집합의 합집합은 R이니까 유리수집합이 R의 countable dense subset인게 바로 나옴
countable dense set 없이 쉽게 푸는 법은 [min, max]으로 euiqvalence relation을 주는 것
감사합니다!
우선 R의 connected subset은 open interval임을 알고 있다고 하자. 어떤 open set이 connected면 자명하니까 connected가 아니라고 가정하고, 이때 R의 open subset이 uncountable한 connected set인 U_i들의 union으로 표현된다고 해보자(countable한 connected set의 union으로 표현되면 증명할 게 없음).
이때 connected의 정의에 따라서 모든 U_i는 disjoint하다. 모든 open interval은 최소한 한개의 유리수를 가지고 있는 사실로 부터, 이 U_i들이 uncountable하게 있으면 유리수가 uncountable하게 있다는 말이 되니 모순이다 (disjount 하니까 각각의 U_i가 구별되는 유리수를 하나씩 가지고 있고 이게 uncountbale하게 많음, 따라서 유리수 개수가 uncountble하게 있음).
몇번 고쳤는데도 글이 좀 더러운데 알아서 읽기 바람
제일 위에 첫줄에 제일 앞에 connected open subset임
R의 connected open subset이 open interval인건 증명해야 함
와 유리수의 개수로 이런식으로 증명할 수 있군요 uncountable 이라고 가정하에 귀류법으로 보이기 위해서 힘들다고 생각했는데 유리수의 조밀성과 유리수의 집합이 가산집합을 이용해서 이렇게 보일수도 있다니.. 감사합니다!