Compleja:z-ej-cap1.1

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La topología del plano complejo

1.13 Demuestre que las raíces n-ésimas de z=1 (diferentes de 1) satisfacen la ecuación ciclotómica:

Demostración

Sea , se observa que: entonces: por lo que las raices de la ecuación ciclotómica son las mismas que las de la ecuación

De la última ecuación se obseva que , luego , es decir, , con

Por lo tanto, las n-ésimas raices de , diferentes de 1, satisfacen la ecuación ciclotómica.

--Pérez Córdoba Sabino (discusión) 12:43 4 dic 2012 (CST)



1.16.- Demuestre que un semiplano abierto es un conjunto abierto.

Demostración.

Tenemos del cual . Decimos que . Elegimos un

(contradicción) (contradicción) .

--Jean Carlo Cruz Venegas (discusión) 08:20 29 nov 2012 (CST)


1.19 Sea . Demuestre que:

(a) es abierto si y sólo si .

(b) es cerrado si y sólo si .


(a) Si es abierto, entonces para cada z ∈ existe un tal que . Vemos que la unión de todas las bolas es . Además, esta unión es igual al interior de a saber, , puesto que para cualquier subconjunto abierto de se tiene que Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): A \subset \bigcup \left \{ B(x,\epsilon) : x ∈ A \right \}. Luego .

Por otro lado, si , entonces es abierto por que es abierto.


(b) Si es cerrado, entonces , por que es el superconjunto cerrado más pequeño de .

Por otra parte, si entonces es cerrado debido a que es cerrado por definición.

--Belen (discusión) 21:11 30 oct 2012 (UTC)


1.20 Sea . Demuestre que:

(a) .

(b) .

(c) Error al representar (error de sintaxis): ∂ \Omega = \Omega^{-} - \Omega ^{0} .

(d) Error al representar (error de sintaxis): ∂ \Omega = \Omega^{-} \bigcap ( \mathbb{C} - \Omega ) ^{-} .


(a)

  • P.D.

Sabemos que

Entonces y es abierto, puesto que la cerradura es un conjunto cerrado y el complemento de un conjunto cerrado es abierto.

De manera que , pues el interior de un conjunto () es el mayor abierto contenido en ese conjunto ()

  • P.D.

Sea Error al representar (error de sintaxis): x ∈ ( \mathbb{C} - \Omega ) ^{-} , entonces Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): x ∈ \mathbb{C} - \Omega por que .

Como Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): x ∈ \mathbb{C} - \Omega , se tiene que Error al representar (error de sintaxis): x ∉ \Omega y también que Error al representar (error de sintaxis): x ∉ \Omega ^{0} ya que .

Puesto que Error al representar (error de sintaxis): x ∉ \Omega ^{0} \Rightarrow x ∈ \mathbb{C} - \Omega ^{0} , es decir, al complemento del interior de .

Tenemos entonces que , de donde .

  • Ya que y , podemos decir que .

(b)

Sabemos que .

Ahora, del inciso anterior, , si . Sea ,

entonces: .

Y así .

(c)

Tenemos que Error al representar (error de sintaxis): x ∈ ∂ \Omega \Leftrightarrow x ∈ [ \Omega \cap ( \mathbb{C} - \Omega ) ] .

Error al representar (error de sintaxis): \Leftrightarrow x ∈ [ \Omega^{-} \cap ( \mathbb{C} - \Omega )^{-} ] (puesto que )

Error al representar (error de sintaxis): \Leftrightarrow x ∈ \Omega^{-} y Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): x ∈ (\mathbb{C} - \Omega) ^{-}

Error al representar (error de sintaxis): \Leftrightarrow x ∈ \Omega^{-} y Error al representar (error de sintaxis): x ∉ \mathbb{C} - (\mathbb{C} - \Omega) ^{-} = \Omega ^{0} (por el inciso anterior)

Error al representar (error de sintaxis): \Leftrightarrow x ∈ ( \Omega^{-} - \Omega ^{0} ) .

(d)

Veamos a la frontera Error al representar (error de sintaxis): ∂ \Omega como el conjunto de puntos que NO están en el interior ni en el exterior (la unión de todos los abiertos ajenos con , es decir, la unión de todos los abiertos contenidos en ). El exterior de es el interior de , o sea el conjunto .

Así, Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): ∂ \Omega = \mathbb{C} - [ \Omega ^{0} \cup ( \mathbb{C} - \Omega ) ^{0} ] = \mathbb{C} - \Omega ^{0} \cap \mathbb{C}- (\mathbb{C} - \Omega ) ^{0}

Sabemos del inciso (a) que y del inciso (b) que .

De tal forma que .

--Belen (discusión) 02:37 31 oct 2012 (UTC)


1.21 Sea . Demuestre que:

(a) Error al representar (error de sintaxis): z ∈ \Omega ^{0} si y sólo si existe tal que .

Si Error al representar (error de sintaxis): z ∈ \Omega ^{0} entonces existe un tal que , por que es abierto. Como , resulta que . En la otra dirección, si para algún , entonces por ser un conjunto abierto, se tiene que Error al representar (error de sintaxis): z ∈ \Omega ^{0} , por que es la unión de todos los subconjuntos abiertos de

(b) Error al representar (error de sintaxis): z ∈ \Omega ^{-} si y sólo si para todo se tiene que

Supóngase que Error al representar (error de sintaxis): z ∈ \Omega ^{-} , por 1.20 (b) Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): z ∈ (\mathbb{C} - ( \mathbb{C} - \Omega ) ^{0}) y de este modo . Con esto y por el inciso anterior, se obtiene que para cada , . De esta forma, para cada hay un punto que no pertenece a , con lo cual , y así . Ahora supóngase que , entonces , y por el inciso anterior existe un tal que . De esto se obtiene que .

--Ricardo velasco bazán (discusión) 02:41 6 nov 2012 (UTC)



1.22 Sea cualquier conjunto muestre que:

es abierto relativo en .


Puesto que dice que puede ser cualquier conjunto, lo escogemos abierto, entonces será abierto relativo tal que exista un , tal que

Dado que contiene a , entonces cumple con la primera parte del parrafo 1 del texto en la pagina 17.


Si ,....., son abiertos relativos, es abierto relativo.


Veamos, por el inciso, hemos dicho que , tal que , esto quiere decir que podemos tomar , tal que , por lo cual se sigue cumpliendo que esa intersección de conjuntos abiertos generan a un abierto relativo.


Si es cualquier familia de subconjuntos de que son abiertos relativos, entonces también es abierto relativo.


Hemos mostrado en que , y es abierto relativo por , ahora tenemos , tal que por ser abiertos y su unión es , lo cual sigue generando a nuestro abierto relativo.



es cerrados relativo en .


Puesto que dice que puede ser cualquier conjunto, lo escogemos cerrado, entonces será cerrado relativo tal que exista un , tal que


Si ,....., son cerrados relativos, es cerrado relativo.


Entonces, por el inciso, hemos dicho que , tal que , esto quiere decir que podemos tomar , tal que , por lo cual se sigue cumpliendo que esa unión de conjuntos cerrados generan a un cerrado relativo.


Si es cualquier familia de subconjuntos de que son cerrados relativos, entonces también es cerrado relativo.


Hemos mostrado en que , y es cerrado relativo por , ahora tenemos , tal que por ser cerrados y su unión es , lo cual sigue generando a nuestro cerrado relativo.


--Luis Antonio (discusión) 16:39 5 dic 2012 (CST)


1.23 Si es abierto relativo, demuestre que es cerrado relativo. Demuestre también que si es cerrado relativo, entonces es abierto relativo

* Se dice que un subconjunto abierto es abierto relativo en si existe un conjunto abierto Error al representar (error de sintaxis): {\displaystyle Á\subseteq\mathfrak{C}} tal que Error al representar (error de sintaxis): {\displaystyle A=Á\cap\Omega} .

* Se dice que un subconjunto cerrado es cerrado relativo en si existe un conjunto cerrado Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Ã\subseteq\mathfrak{C}} tal que Error al representar (error de sintaxis): {\displaystyle A=Ã\cap\Omega} .


También sabemos que los conjuntos cerrados son complementarios de los abiertos, y reciprocamente; es decir para cualquiera que sea , se verifica que (nótese que las dos relaciones siguientes son, en realidad una sola):


es abierto es cerrado


es cerrado es abierto


Por lo tanto de lo anterior si A es abierto relativo, entonces es cerrado relativo


Demuestre también que si Error al representar (función desconocida «\F»): {\displaystyle \F\subseteq\Omega} es cerrado relativo, entonces es abierto relativo.

Se demuestra de manera similar a lo anterior.


--Farfan altamirano Luis AntonioLuis Antonio (discusión) 22:26 11 nov 2012 (UTC)


1.24 Demuestre que es conexo si y sólo si es un intervalo.

Sea , y sea un subconjunto abierto de tal que y (como , no es abierto en , pero si en , es decir, es abierto relativo a ). Si se prueba que no es también cerrado, entonces se habrá probado que es conexo.

Puesto que es abierto, existe un tal que . Sea el mayor para el cual , es decir . De este modo se tiene que , pero , por que de lo contrario, puesto que es abierto, habría un tal que , contradiciendo la definición de . Luego , y por tanto . Si es también cerrado, entonces es abierto, y por tanto se puede encontrar un tal que , lo cual contradice el hecho de que . Por lo tanto, no puede ser cerrado.

Ahora supóngase que no es un intervalo, entonces existen dos puntos , tal que (un teorema afirma que es un intervalo si y sólo si para cualquier par de puntos , con se tiene que ). Entonces, existe un punto tal que . Como y se tiene que , donde y son conjuntos disjuntos no vacíos. Por lo tanto, no es conexo.

--Ricardo velasco bazán (discusión) 03:18 6 nov 2012 (UTC)


1.25 Un subconjunto se dice que es convexo si para cualquiera dos puntos se tiene que el segmento .

(1) Demuestre que cualquier disco abierto o cerrado es convexo.
(2) Demuestre que cualquier semiplano abierto o cerrado es convexo.
(3) Demuestre que la intersección de cualquier familia de subconjuntos convexos es convexa.
Demostración

(1) Por definición {}

Sean , entonces ;.......................(*)

Sea arbitrario, pero fijo definido por , así todo punto del segmento [z,w] esta representado por .

Por otra parte

al sumar y restar se tiene que agrupando y factorizando

aplicando la desigualdad del triángiulo

n Como , entonces y de las propiedades del valor absoluto tenemos que aplicando (*)

por lo que Como fue arbitrario, entonces

Así, hemos dado dos elementos cuyo segmento

Por lo tanto, un disco abierto es convexo

Para un disco cerrado solo se reemplazan la desigualdad estricta de (*) por una desigualdad.

Sean con un semiplano abierto generado por , luego & (**)

Sea arbitrario, entonces

Como y de (**) se tiene que , como fue arbitrario, entonces

Por lo tanto un semiplano abierto es convexo.

Para el caso del semiplano cerrado basta con cambiar la condición (**).

--Pérez Córdoba Sabino (discusión) 19:17 22 nov 2012 (CST)


1.27 Si es abierto, demuestre que sus componentes conexas son abiertas también.

Tomemos una componente y un punto , como y es abierto, existe un disco . Recordando que un subconjunto no vacío, se puede descomponer como la unión de subconjuntos conexos (proposición 1.8),tenemos que la unión es conexa; y por el hecho de que un conjunto se puede llenar por subconjuntos y los intersticios que hay entre ellos se llenan con conjuntos más pequeños, debe ser igual a . Con esto se entiende que y por tanto es abierto.

--Ignacio Peralta Martínez (discusión) 19:02 6 nov 2012 (UTC)



FUENTES (INFORMACIÓN ADICIONAL):

LEYES DE MORGAN



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