Mergulho num espaço produto
Li uma coisa interessante no livro do Munkres e resolvi um exercício relacionado que acredito ser de interesse.
Seja $f:X \to Y$ uma função injetiva e contínua e denote por $Z$ o conjunto $f(X)$. Veremos $Z$ como um subespaço de $Y$ (consideramos a restrição da topologia de $Y$ a $Z$). O resultado que usaremos sem demonstrar é que uma função
\begin{align*}
f: &A \to X \times Y \\
&a \mapsto (f_1(a),f_2(a))
\end{align*}
é contínua se, e somente se, cada coordenada $f_1,f_2$ é contínua.
Seja $y_0 \in Y$ um elemento fixado e considera a função $f: X \to X\times Y $ com a regra $x \mapsto (x,y_0)$. Então $g$, a função obtida de $f$ restringindo o contradomínio é um mergulho de $x$ em $X \times \{y_0\} = Z$.
Observe que $g$ é injetiva porque $f$ é e, além disso, verificamos facilmente que ela é sobrejetiva. Seja $B$ um subconjunto aberto de $Z$, então , $B = Z \cap U$ com $U$ aberto em $X \times Y$. Como
$$g^{-1}(B) = f^{-1}(U),$$
pois $f(X) \subseteq Z$, concluimos que $g$ é contínua ($f^{-1}(U)$ é aberto). Além disso, sendo $U$ aberto em $X$, temos que $g(U) = U \times \{y_0\}$ é aberto (produto de abertos), logo, $g$ é um homeomorfismo, i.e., um mergulho.
PS: espero ter usado corretamente a terminologia no que se refere a 'mergulho'. Em inglês é imbedding.
- AAndré Caldas @andrecaldas
Olá, Matheus!
Muito bom! Eu fiquei um pouco confuso com o tanto de vezes que $f$ significa uma coisa diferente. :-P
Acho muito bacana estar atento a esse tipo de identificação. Por exemplo, imagine uma função contínua
$$
f: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}.
$$
Se você escolher $a \in \mathbb{R}$, então a função
\begin{align*}
f_a: \mathbb{R} &\rightarrow \mathbb{R}
\\
x &\mapsto f(a,x)
\end{align*}
é contínua. Isso sai fácil desse seu resultado. Muito útil!!! :-)Eu acho que mergulho é isso aí, mesmo. Um homeomorfismo sobre a imagem.
A continuidade de $g$ pode ser feita utilizando propriedades da topologia em um subconjunto. Sabemos que uma função ser contínua com o contradomínio restrito é o mesmo que ser contínua sem essa restrição. Ou seja, $g$ é contínua se, e somente se, $f$ é contínua. Uma coisa que acho interessante, mas que talvez ainda não tenha mencionado, é que a topologia induzida no subconjunto é, na verdade, a topologia inicial da inclusão. Ou seja, $f$ é contínua se, e somente se, $f = \iota \circ g$ for contínua:
$$
\begin{CD}
X @>g>> f(X)
\\
@. f\searrow @VV\iota V
\\
@. X \times Y
\end{CD}
$$Uma outra forma de ver que $g$ é uma bijeção com inversa contínua, é observar que $\pi_1$ é a inversa de $g$.
Acho que tem isso no vídeo...
https://www.youtube.com/watch?v=KJCdo1naEdY&t=1032s- MMatheus de Freitas Souza @Matheus
Massa! Eu comecei a ver esse vídeo agora hehe, acabou que me perdi um pouco no início do curso e não tinha visto ainda. Acho que você já tinha falado algumas dessas coisas :-|.
Ah, acho que teve um probleminha na compilação do LaTeX.
- AAndré Caldas @andrecaldas
Onde tiver
\
, coloque\\
. E onde tiver_
, coloque\_
. Normalmente isso resolve os problemas com $\LaTeX$.