logowanie

matematyka » forum » forum zadaniowe - uczelnie wyższe » zadanie

Topologia, zadanie nr 4850

ostatnie wiadomości  |  regulamin  |  latex

AutorZadanie / Rozwiązanie

klos
postów: 21
2016-10-09 18:16:27

1) Dana jest przestrzeń metryczna (X,d). Określmy funkcję g:X$\times$X$\rightarrow$[0,$\infty$) wzorem g(x,y):= $\frac{d(x,y)}{1+d(x,y)}$. Pokazać, że g jest również metryką w X oraz X jest zbiorem ograniczonym w przestrzeni (X,g). Wykazać, że metryki d i g są równoważne.
To samo co wyżej pokazać dla funkcji n(x,y):= min{g(x,y),1}

2) Wykazać, że w dowolnej przestrzeni metrycznej X dla dowolnych $x_{1}$, $x_{2}$ $\in$X, $x_{1}$$\neq$$x_{2}$ istnieją liczby $r_{1}$, $r_{2}$>0 takie, że
K($x_{1}$,$r_{1}$)$\cap$K($x_{2}$, $r_{2}$)=$\emptyset$.

Wiadomość była modyfikowana 2016-10-09 18:16:44 przez klos

tumor
postów: 8070
2016-10-09 18:42:58

1) to ja wykażę, że to zbiór ograniczony. Ograniczeniem górnym wartości funkcji g jest 1. Bo licznik jest dodatni lub zerowy, a mianownik jest dodatni i większy od licznika.

Żeby wykazać, że to metryka, pokazujemy spełnianie trzech warunków metryki. Dwa są prawie zawsze banalnie proste, jeden bywa trudniejszy. Pokaż swoje obliczenia.

2) W przestrzeni metrycznej $d(x_1,x_2)>0$
wystarczy wziąć ku chwale Szatana $r_1=r_2=\frac{d(x_1,x_2)}{666}$ i pokazać, że z takimi promieniami kule nie mogą mieć punktu wspólnego (taki punkt wspólny miałby odległości od środków kul krótsze od promieni, a metryka spełnia warunek trójkąta..)




klos
postów: 21
2016-10-10 11:31:32

1) g(x,y)=0 ponieważ licznik, czyli d(x,y)=0 (wtedy x=y) bo d jest metryką

g(x,y)=$\frac{d(x,y)}{1+d(x,y)}$=$\frac{d(y,x)}{1+d(y,x)}$=g(y,x)

warunek trójkąta ?


tumor
postów: 8070
2016-10-10 11:46:07

Wiemy
$d(x,z)\le d(x,y)+d(y,z)$

a chcemy pokazać
$
\frac{d(x,z)}{1+d(x,z)}
\le \frac{d(x,y)}{1+d(x,y)} + \frac{d(y,z)}{1+d(y,z)}$

Żadnego pomysłu?

To wskazówka będzie taka. Załóżmy, że liczby a,b są nieujemne. Porównaj proszę ułamki

$\frac{a}{1+a}$ oraz $\frac{a+b}{1+a+b}$
czyli wybierz znak $=,<,>,\le,\ge$

A gdy już będziesz wiedział, to sprowadź
$\frac{d(x,y)}{1+d(x,y)} + \frac{d(y,z)}{1+d(y,z)}$
do wspólnego mianownika


klos
postów: 21
2016-10-11 16:58:10

tak szczerze to sprowadzam to i nic nie widzę, ale to n(x,y) to wydaje mi się, że będzie tak :
1 warunek :
min{g(x,y),1}=min{0,1}=0 bo g jest metryką,

2 warunek :
n(x,y)=min{g(x,y),1}=min{g(y,x),1}=n(y,x) bo g jest metryką

3 warunek :
min{g(x,y),1}$\le$min{g(x,z),1} + min{g(z,y),1}
czyli
g(x,y)$\le$g(x,z)+g(z,y) a to jest spełnione bo g jest metryką (jeśli udowodnimy, że g spełnia 3. warunek)
?

Wiadomość była modyfikowana 2016-10-11 16:58:35 przez klos

tumor
postów: 8070
2016-10-11 17:55:19

Tak szczerze to mi się nie śpieszy. Będziemy kontynuować przykład, gdy zapiszesz obliczenia, o które prosiłem.

Natomiast w przypadku $n(x,y)$ znów stajesz na warunku trójkąta. To popatrzmy
Wiemy $g(x,z)\le g(x,y)+g(y,z)$
Jeśli co najmniej jeden składnik po prawej jest równy 1, to już nie ma co sprawdzać. Czyli sprawdzamy tylko dla $g(x,y)<1$ oraz $g(y,z)<1$, no ale wtedy używamy po prostu warunku metryki
$min(g(x,z),1)\le g(x,z) \le g(x,y)+g(y,z)$


klos
postów: 21
2016-10-12 10:57:50

$\frac{d(x,y)(1+d(y,z)) + d(y,z)(1+d(x,y))}{(1+d(x,y))(1+d(y,z))}$


tumor
postów: 8070
2016-10-12 11:02:58

Bardzo ładnie. Możesz wymnożyć jeszcze te nawiasy.

A potem powiedz, który ułamek dla nieujemnych a,b jest większy (lub równy) od drugiego:

$\frac{a}{1+a}$ czy $\frac{a+b}{1+a+b}$


klos
postów: 21
2016-10-12 19:32:57

Ten drugi jest większy.

$\frac{d(x,z)}{1+ d(x,z)}$$\le$ $\frac{d(x,y) + d(y,z) + 2d(x,y)d(y,z)}{1 + d(x,y) + d(y,z) + d(x,y)d(y,z)}$
?


tumor
postów: 8070
2016-10-12 20:14:07

Pytasz, zatem nie widzisz.

Po pierwsze $a=d(x,z)\le d(x,y)+d(y,z)=a+b$

zatem $\frac{a}{1+a}=\frac{d(x,z)}{1+d(x,z)}\le \frac{d(x,y)+d(y,z)}{1+d(x,y)+d(y,z)}=\frac{a+b}{1+a+b}$
właśnie w związku z tą nierównością między ułamkami, prawda?

A do tego

$\frac{c}{1+c}=\frac{d(x,y)+d(y,z)}{1+d(x,y)+d(y,z)} \le \frac{d(x,y)+d(y,z)+d(x,y)d(y,z)}{1+d(x,y)+d(y,z)+d(y,z)+d(x,y)d(y,z)} =\frac{c+g}{1+c+g}\le
\frac{c+2g}{1+c+g}= \frac{d(x,y)+d(y,z)+2d(x,y)d(y,z)}{1+d(x,y)+d(y,z)+d(y,z)+d(x,y)d(y,z)}$
co wynika też z tej nierówności.

gdzie a,b,c,g nieujemne. Gdyby mogły być ujemne, to by się skomplikowało, ale tak się nie komplikuje.

strony: 1 2

Prawo do pisania przysługuje tylko zalogowanym użytkownikom. Zaloguj się lub zarejestruj





© 2019 Mariusz Śliwiński      o serwisie | kontakt   drukuj