Notas de Topolog´ıa Clara M. Neira U. - UN Virtual
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Una de las propiedades más bonitas y relevantes de las bolas enun espacio métrico se enuncia en el siguiente resultado:1.3.2 Proposición. Si (X, d) es un espacio métrico, si a y bson elementos de X, si ɛ y δ son números reales positivos y six ∈ B(a, ɛ) ∩ B(b, δ) entonces existe γ > 0 tal que B(x, γ) ⊂B(a, ɛ) ∩ B(b, δ).Para probar esta proposición basta considerar γ = mín{ɛ −d(a, x), δ − d(x, b)} y utilizar la desigualdad triangular.En los espacios métricos tenemos la posibilidad de hablar de“cercanía”. Decir que un punto está tan cerca de otro comoqueramos, significa que los puntos están a una distancia menorque un número positivo que hemos fijado con anterioridad. Enotras palabras, si para nosotros “estar suficientemente cerca”de un punto a significa estar a una distancia menor que uncierto número ɛ > 0, entonces los “vecinos” de a o los puntos“suficientemente cercanos a a” son precisamente los elementosdel conjunto B(a, ɛ). Estas consideraciones sugieren la siguientedefinición:23
1.3.3 Definición. Sean X un espacio métrico y x ∈ X. Unsubconjunto V de X es una vecindad de x si existe ɛ > 0 talque B(x, ɛ) ⊂ V . Denotamos por V(x) al conjunto de todas lasvecindades del punto x.1.3.4 Ejemplos.1. En los números reales el intervalo [1, +∞) es una vecindadde 3 (en realidad es una vecindad de cualquier real mayorque 1); pero no es una vecindad de 1.2. El conjunto {x ∈ R : |x| > 2} es una vecindad de 3 en R.3. La bola cerrada B[x, 1] es una vecindad de x = (0, 0) en R 2 .4. El conjunto A = {(x, y) : y < x} es una vecindad de cadauno de los puntos de A.5. El conjunto {f : R −→ R : |f(x)| < 2 para cada x ∈ R}es una vecindad de la función arctan x en el espacio defunciones acotadas definido en el numeral 5. de 1.1.2..Los items 2 y 4 de los ejemplos anteriores muestran conjuntosmuy especiales en los que se basará todo nuestro estudio entopología. Tienen en común la característica de ser vecindadesde cada uno de sus puntos. De estos conjuntos diremos que sonconjuntos abiertos.1.3.5 Definición. Un subconjunto A de un espacio métrico Xes un conjunto abierto en X si A es vecindad de cada uno desus puntos.24
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Una <strong>de</strong> las propieda<strong>de</strong>s más bonitas y relevantes <strong>de</strong> las bolas enun espacio métrico se enuncia en el siguiente resultado:1.3.2 Proposición. Si (X, d) es un espacio métrico, si a y bson elementos <strong>de</strong> X, si ɛ y δ son números reales positivos y six ∈ B(a, ɛ) ∩ B(b, δ) entonces existe γ > 0 tal que B(x, γ) ⊂B(a, ɛ) ∩ B(b, δ).Para probar esta proposición basta consi<strong>de</strong>rar γ = mín{ɛ −d(a, x), δ − d(x, b)} y utilizar la <strong>de</strong>sigualdad triangular.En los espacios métricos tenemos la posibilidad <strong>de</strong> hablar <strong>de</strong>“cercanía”. Decir que un punto está tan cerca <strong>de</strong> otro comoqueramos, significa que los puntos están a una distancia menorque un número positivo que hemos fijado con anterioridad. Enotras palabras, si para nosotros “estar suficientemente cerca”<strong>de</strong> un punto a significa estar a una distancia menor que uncierto número ɛ > 0, entonces los “vecinos” <strong>de</strong> a o los puntos“suficientemente cercanos a a” son precisamente los elementos<strong>de</strong>l conjunto B(a, ɛ). Estas consi<strong>de</strong>raciones sugieren la siguiente<strong>de</strong>finición:23