Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 29. 01. 2012 17:15

jarrro
Příspěvky: 5465
Škola: UMB BB Matematická analýza
Reputace:   303 
Web
 

izometria na kompakte

ahojte chcel by som poprosiť o návod (naozaj len návod)
na dôkaz tvrdenia,že ak $\left(M;\varrho\right)$ je kompaktný metrický priestor(z každej postupnosti sa dá vybrať konvergentná podpostupnosť) a $f:M\to M$je izometria(zachováva vzdialenosti) tak
$f{\left(M\right)}=M$


MATH IS THE BEST!!!

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) jarrro)

#2 29. 01. 2012 17:48

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

Tak opravdu jen velmi zlehka napovím:


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#3 29. 01. 2012 18:20

jarrro
Příspěvky: 5465
Škola: UMB BB Matematická analýza
Reputace:   303 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin:díky čiže keby bola $M\setminus f{\left(M\right)}$neprázdna tak by bola okolo ľubovoľného jej bodu guľa , ktorá je celá v nej a obraz tej gule by bol vďaka izometrii opäť tá istá guľa teda je tam spor,lebo tá guľa je podmnožinou doplnku obrazu teda je $M\setminus f{\left(M\right)}=\emptyset$ je to tak?


MATH IS THE BEST!!!

Offline

 

#4 29. 01. 2012 23:17

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

Nechápu argumentaci. Obraz koule v doplňku obrazu se zobrazí na co?


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#5 30. 01. 2012 11:06

jarrro
Příspěvky: 5465
Škola: UMB BB Matematická analýza
Reputace:   303 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin:pôvodne som myslel,že na tú istú guľu, ale potom som si uvedomil,že nie, ale nejaká guľa okolo stredu s malým polomerom sa zobrazí do tej gule


MATH IS THE BEST!!!

Offline

 

#6 30. 01. 2012 11:46 — Editoval Rumburak (30. 01. 2012 11:47)

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: izometria na kompakte

↑ jarrro:
Ahoj.  Vzal bych kouli $K \subset M\setminus f{\left(M\right)}$ o poloměru  $r>0$  a zkoumal bych množinovou posloupnost $(K_n)$,
kde  $K_0 := K,  K_{n+1} := f(K_n)$ .

Offline

 

#7 30. 01. 2012 14:30

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

Dnes dopoledne jsem si uvědomil, že mé původní řešení je špatně, takže bych tu mou "nápovědu" bral s rezervou. Vymyslel jsem ale jedno snad už funkční, tak opět nějaký pokus o návod:


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#8 30. 01. 2012 14:58

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin:
Ahoj.
Ta maximální $\varepsilon$-síť  $S_\varepsilon$ (maximální v tom smyslu, že žádná její nadmnožina už není $\varepsilon$-sítí) by se jistě dala nějak sestrojit, ale maximálních $\varepsilon$-sítí k danému  $\varepsilon$
může existovat nekonečně mnoho. Když vedle $S_\varepsilon$ i $f(S_\varepsilon)$ je maximální $\varepsilon$-síť , plyne z toho něco ?

Offline

 

#9 30. 01. 2012 15:54 — Editoval jarrro (30. 01. 2012 15:55)

jarrro
Příspěvky: 5465
Škola: UMB BB Matematická analýza
Reputace:   303 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ Rumburak:a čo s tou postupnosťou?rozmýšlal som, ale nie je konštantná?


MATH IS THE BEST!!!

Offline

 

#10 30. 01. 2012 16:16

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5692
Reputace:   215 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ jarrro: není konstantní, právě naopak

Offline

 

#11 30. 01. 2012 16:27 — Editoval Rumburak (30. 01. 2012 16:38)

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: izometria na kompakte

↑ jarrro:
Označme  $S_n$ střed koule  $K_n$ , takže   $S_{n+1} = f(S_n)$ , jak plyne z definice těchto koulí a  faktu, že $f$ je isometrie.


I. Nechť nejprve $n = 0$. Z definice koule  $K_0$  plyne, že  $\mathrm{dist}(S_0, f(M)) \ge r$.

II.  Když  $n  = 1, 2, 3, ... $,   potom  $S_n =  f(S_{n-1}) \in f(M) $ , proto a podle I. je   $\rho(S_0, S_n) \ge r$ ,

odtud a z opětovného použití faktu, že  $f$ je isometrie,  indukcí dostáváme   $\rho(S_k, S_{k+n}) \ge r > 0 ,   k  = 0, 1, 2, ... $ .

Z posloupnosti $(S_n  ;  n  = 0, 1, 2,  ...)$  proto nelze vybrat takovou, která by splňovala BC podmínku, a tedy ani takovou,
která by byla konvergentní.  To je ale ve sporu s předpokladem o kompaktnosti prostoru $(M, \rho)$.

Offline

 

#12 30. 01. 2012 16:37

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Rumburak:
Ano, plyne z toho, že pro každé $x \in M$ je $\operatorname{dist}\bigl(x, f(M)\bigr) \leq \operatorname{dist}\bigl(x, f(S_\varepsilon)\bigr) \leq \varepsilon$, což s uzavřeností $f(M)$ dává požadované tvrzení.


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#13 30. 01. 2012 18:26 — Editoval jarrro (30. 01. 2012 18:30)

jarrro
Příspěvky: 5465
Škola: UMB BB Matematická analýza
Reputace:   303 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ Rumburak:ďakujem toto by ma nenapadlo aj pre toto mám rád matematiku, že väčšina dôkazov je zrozumiteľná,ale vyžaduje nápad.
inak napadlo ma,že som riadny drúk toto by chcelo tému najväčšie hlúposti veď tá guľa je mimo obraz a ja zapílim,že sa zobrazí do seba


MATH IS THE BEST!!!

Offline

 

#14 30. 01. 2012 18:54

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

Zajímavé, že v obou důkazech se v podstatě dokázalo následující:

Je-li $M$ totálně omezený metrický prostor a $f \colon M \to M$ isometrie, pak $\overline{f(M)} = M$.

Zajímal by mě příklad takového totálně omezeného prostoru $M$ a isometrie $f$, že by platilo $f(M) \subsetneq M$ (pokud vůbec existuje).


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#15 30. 01. 2012 19:56

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5692
Reputace:   215 
Web
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin: nefiguruje taková izometrie v důkazu banachova-tarského paradoxu?

Offline

 

#16 31. 01. 2012 09:30

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin:
Díky, tento závěrečný krok už chápu. Celý ten důkaz je, myslím,  postaven na větě


V.     Ke každému $\varepsilon>0$ existuje přirozené číslo $n_{\varepsilon}$ takové, že

(1)  v $M$ existuje $\varepsilon$-síť mohutnosti  $n_{\varepsilon}$ ,

(2)  v $M$ neexistuje $\varepsilon$-síť mohutnosti větší než $n_{\varepsilon}$.



Tuto větu potřebujeme k tomu, aby $f(S_\varepsilon)$ byla maximální sítí nejen v $f(M)$, což je triviální, ale také v  $M$.  Avšak jak je to s její platností,
pokud jde o její tvrzení (2) ,  mi ještě není jasné. Samozřejmě rozumím tomu, že pro žádné $\varepsilon>0$ neexistuje  $\varepsilon$-síť nekonečné mohutnosti, 
což je ekvivalentní totální omeznosti  toho prostoru. Ale věta V  mi připadá ještě o něco silnější a dokázat ji se mi zatím nedaří.

Offline

 

#17 31. 01. 2012 10:57 — Editoval Olin (31. 01. 2012 11:07)

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Rumburak:
Myslím, že by to mělo jít takto:

Vezměme nějakou maximální $\tfrac\varepsilon2$-síť $S$ a libovolnou $\varepsilon$-síť $T$. Z maximality $S$ je jasné, že $\forall x \in M \colon \operatorname{dist}(x, S) < \tfrac\varepsilon2$, což znamená, že systém $\{U(s, \tfrac\varepsilon2) \mid s \in S\}$ je pokrytí $M$ (otevřenými) koulemi o poloměru $\tfrac\varepsilon2$. Z trojúhelníkové nerovnosti se snadno nahlédne, že pro $t, u \in T$, $s \in S$ platí $t, u \in U(s, \tfrac\varepsilon2) \Rightarrow t = u$, odkud plyne $|T| \leq |S|$, neboli každá $\varepsilon$-síť má nejvýše $|S|$ prvků.



K existenci maximálních $\varepsilon$-sítí: ta plyne z toho, že v (částečném) uspořádání $\varepsilon$-sítí inklusí je díky totální omezenosti každý řetězec pouze konečný. Eventuelně lze použít princip maximality, ale to je v tomto případě kanon na vrabce.


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#18 31. 01. 2012 12:35

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Olin:
Teď už to chápu celé, děkuji.

Offline

 

#19 01. 02. 2012 11:55

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: izometria na kompakte

↑ Stýv:
Jo, to máš pravdu.


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson