martes, 28 de marzo de 2017

Números Cardinales (II)

TEOREMA 1.- El conjunto de los números reales no es enumerable.

Demostración.-

Supongamos lo contrario para el intervalo cerrado unidad del conjunto de números reales: [0,1]. Entonces, cada punto de dicho intervalo puede ser expresado de manera única (en base 10) mediante una sucesión de dígitos del 0 al 9, detrás de la coma (o punto decimal), suponiendo que las sucesiones de dígitos en las que, a partir de un cierto término, todos son iguales a 9, representan el mismo número real de dicho intervalo, pero con el dígito anterior al primer 9 de la sucesión aumentado en una unidad y el resto de dígitos siguientes todos 0. Ejemplo:

0.1376499999999...=0.1376500000000...


Además:

0=0.00000000, 1=0.99999999


Así podemos poner en sucesión numerable todos los números reales del intervalo [0,1], mediante la siguiente tabla:

a0=0.a00a01a02a0na1=0.a10a11a12a1na2=0.a20a21a22a2na3=0.a30a31a32a3n


En esta tabla, cada fila representa a uno de los términos de la sucesión, en su expansión decimal, significando el primer subíndice i el término citado y el segundo subíndice j el j-ésimo dígito de la expansión decimal del i-ésimo término.

Construyamos ahora un número real del intervalo [0,1] que no figure en la tabla, con lo que habremos incurrido en una contradicción.

Sea b=0.b00b11b22bnn⋯, definido de la forma siguiente:

Para cada i, bii=1, si aii=0 y bii=0 si aii0.

Claramente, el número b pertenece al intervalo [0,1], y difiere, en su primera cifra decimal, de a0; en su segunda cifra decimal, de a1; en su tercera cifra decimal, de a2; y, en general, en su (n+1)-ésima cifra decimal, de an. En consecuencia, b no es ninguno de los números de la sucesión, lo que contradice la hipótesis. Q.E.D.

TEOREMA 2.- Sean A,B,A1,B1 conjuntos tales que A~φefA1 y B~ψefB1; entonces AB~efA1B1 .

Demostración.- Sea la aplicación Φ:ABA1B1  y el diagrama:

BfAψφB1f'A1


de tal forma que, si fAB , entonces f'=Φf=φfψ-1A1B1 .
La aplicación Φ es biyectiva. En efecto.

Inyectividad.

Sean f1,f2AB tales que f1f2. Entonces existe un bB tal que f1bf2b.
Por ser ψ biyectiva (luego serlo también su inversa: ψ-1), existe un único aB1 para el que se cumple ψ-1a=b; luego

f1ψ-1af2ψ-1a   (*)


y como φ es biyectiva (luego inyectiva), de (*) se obtiene que φf1ψ-1 es inyectiva.

Sobreyectividad.

Sea f'A1B1; entonces la aplicación f=φ-1f'ψAB, es tal que Φf=f'. Q.E.D.

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