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1、点集答案1. 证明:P0E的充要条件是对任意含有P0的邻域U(P,d)中, 恒有异于P0的点P1属于E。而P0E的 0充要条件则是有含有P0的邻域U(P,d)存在, 使U(P,d)E。 证明 若P0E,则对任一含有P0的邻域U(P,d), 必有以P0为心的邻域U(P0)U(x,d),所以存在 P1EIU(P0)EIU(x,d),且P1P0即任意 含有P0的邻域U(P,d)中,恒有异于P0的点P1属于E。 反之,若任一含有P0的邻域有异于P0的点P1属于E, 所以P0E。 若P0E,则有U(P0,d)E。 反之,若P0U(P,d)E,则P0E,证毕。 02.设E1是0,1中的全部有理点,求E1在
2、R内的E1,E1,E1.100解E1=0,1,2E1=f,20E1=0,123 . 设E2=(x,y)x+y1,求E2在R内的E2,E2,E2. 0 解 E2=(x,y)x2+y21 E2=(x,y)x2+y2a是一开集,而E=xf(x)a是一闭集. 证明 若x0E,则f(x0)a,因为f(x)是连续的,所以存在d0, 使任意x(-,),x-x0a,即任意 xU(x0,d),就有xE,所以U(x0,d)E,E是开集。 0若xnE,且xnx0(n),则f(xn)a,由于f(x) f(xn)a,即x0E,因此E是闭集。 连续,f(x0)=limn9. 证明:每个闭集必是可数个开集的交集; 每个开集
3、可以表示成可数个开集的合集. 证明 设F是闭集,令Gn=xd(x,F),Gn是开集 11任意x0Gn,d(x0,F),所以存在y0F,使d(x0,y0)=d0,任意xU(x0,e),d(x0,x)e d(x,y0)d(x0,x)+d(x0,y0)e+d=e+-e= 1n1n1n于是d(x,F)=infd(x,y)d(x,y0),得xGn, yF这样U(x0,e)Gn,故Gn是开集。 设xIGn,对任意n,xGn,d(x,F)0,xnx0,f(xn)f(x0)+e0或f(xn)f(x0)-e0, 不妨设出现第一种情况,令c=f(x0)+e0,则xnE=xf(x)c ,而xnE,此与E是闭集矛盾。
4、 所以f(x)为a,b上是连续函数。证毕。 13. 用三进位无限小数表示康托集P中的数时,完全可以 用不着数字1,试用此事实证明P的基数为c. 证明 先用三进位有限小数来表示集P的余区间的端点 则有 12(,)=(0.1,0.2),3312( 9,9)=(0.01,0.02), 78(,)=(0.1,0.2),99L一般地,第n次挖掉的2n-1个区间Ikn,k=1,2,L,2n-1中 Ikn=(0.a1a2Lan-11,0.a1a2Lan-12). 其中a1a2Lan-1都是0或2,因此在0,1-P中的数展成三进位小时 时,其中至少有一位是1,于是把P中的数展成三进位无线小数时可以 用不到数字1,即若xP,则x可表示成 ana1a2+2+L+n+L,其中an为0或2. 333记这种小数全体为A,则AP,事实上,由于A0,1,而0,1-P中展成三 x=进位小数时,诸ai中至少有一位是1,所以0,1-P中没有A中的数, 因此AP, 作A到二进位小数全体B的映射f: an1af:x=nann 2n=13n=12其中an=0或2,则f是A到B上的一一映射,所以A的基数为c。 由AP,得PC,又PC,所以P=C。证毕。