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Bola fechada e fecho da bola.

Por André Caldas @andrecaldas
    2021-12-02 12:51:38.329Z

    Dê um exemplo de uma métrica em $\mathbb{R}$, onde
    $$
    \overline{B}_5(\pi) \neq \overline{B_5(\pi)}.
    $$

    Resolvido no post #3, clique para visualizar
    • 33 respostas

    There are 33 replies. Estimated reading time: 9 minutes

    1. R
      Junior Rodrigues Moyses @rmoyses
        2021-12-02 14:18:38.695Z2021-12-02 14:45:29.332Z

        A métrica discreta dada por $$d(x,y) = \begin{cases} 0, & x = y \\ 5, & x \neq y \end{cases}\quad,$$ pois

        $B_5(\pi) = \{ x \in \mathbb{R} / d(\pi, x) < 5 \} = \{\pi \}$, então $\overline{B_5(\pi)} = \{\pi \}$.
        Por outro lado, $\overline{B}_5(\pi) = \{ x \in \mathbb{R} / d(\pi, x) <= 5 \} = \mathbb{R}$.

        Isto esta certo?

        PS: Não consegui escrever a função d com uma chave de duas linhas, e alguém puder me ajudar eu agradeço :)

        1. Caio Tomás de Paula @CaioTomas
            2021-12-02 14:26:48.296Z

            Prometo que não copiei de você, Junior! Hahhaha
            Pra quebra de linhas, eu escrevi

            \begin{cases}
            0, x = y \\\\
            5, x\neq y
            \end{cases}
            
            1. RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                2021-12-02 14:30:37.885Z

                Hahahaha fica tranquilo, essa atualização da página não é tão boa não...quando atualizei e vi sua resposta eu logo imaginei que vc pensaria o mesmo pois não havia percebido que eu tinha mandado antes kkkk.... mas em relação ao código, muito obrigado :D

                1. acho que esse caso foi o que todo mundo pensou hehe

                2. Em resposta aCaioTomas:
                  AAndré Caldas @andrecaldas
                    2021-12-02 14:35:38.830Z

                    Eu vou permitir que um edite o post do outro. Façam-no com respeito. :-)

                    1. RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                        2021-12-02 14:39:50.667Z

                        Eu não sei o porque mas eu não consegui editar nem o meu... o código que deu certo para os colegas não está funcionando para mim

                        1. AAndré Caldas @andrecaldas
                            2021-12-02 14:46:22.949Z

                            Dê uma olhada nas modificações que eu fiz.

                            Ah... é melhor usar bastante o \$\$, ao invés de fazer "inline".

                            1. RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                                2021-12-02 14:51:21.928Z

                                Entendi, muito obrigado professor.

                                1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                    2021-12-02 14:52:32.135Z

                                    Coloque esse monte de $B_5(\pi)$ usando \$\$, e veja como vai ficar bonito.

                          • Em resposta armoyses:
                            AAndré Caldas @andrecaldas
                              2021-12-02 14:40:28.144Z2021-12-02 15:07:12.334Z

                              Como você sabe que $\overline{B_5(\pi)} = \{\pi\}$?

                              1. RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                                  2021-12-02 14:47:54.224Z

                                  Pois, como $d(\pi,x) = 0$ ou $d(\pi,x)=5$, sob a condição de $B_5(\pi)$ ser o conjunto de todos os pontos $x$ tais que $d(\pi,x)<5$, logo a única possibilidade é $d(\pi,x)=0$, implicando na única solução em $x=\pi$. Daí, o fecho desse conjunto é o seu único elemento $\pi$.

                                  1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                      2021-12-02 14:51:15.416Z

                                      Acho que você precisa usar alguma definição de fecho... se não, não vale... :-)
                                      $$
                                      \overline{B_5(\pi)} = \{ x \in \mathbb{R}:\, \forall B \in \mathcal{B}(x),\, B \cap B_5(\pi) \neq \emptyset \}.
                                      $$

                                      1. DDaniel Abreu @daniel1.abreu
                                          2021-12-02 14:56:24.642Z

                                          O desafio vai ser abrir esses detalhes com essas notações . Simbora praticar em mais exercicios então.

                                          1. DDaniel Abreu @daniel1.abreu
                                              2021-12-02 15:07:25.450Z

                                              Como a metrica definida foi essa $d(x,y)=0$ se $x=y$ e $d(x,y)=5$ se $x\ne y$. Então
                                              ${B_{5}(\pi)} = \lbrace x \in \mathbb{R}; d(x,\pi)<5 \rbrace = \lbrace \pi \rbrace $ , já que $d(x,\pi)=0<5$ so ocorre quando $x=\pi$.

                                            • Em resposta aandrecaldas:
                                              RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                                                2021-12-02 15:32:22.310Z2021-12-02 16:05:41.019Z

                                                Bom, segundo esta definição, tomamos $x_0 \neq \pi$ e $\epsilon$ pequeno de forma que $\epsilon < d(\pi,x_0) = 5$. Sendo assim,

                                                $B_\epsilon (x_0) = \{x \in \mathbb{R} / d(x_0,x) < \epsilon < 5\} = \{x \in \mathbb{R} / d(x_0,x) = 0\} = \{x_0\}$.

                                                Como $x_0 \neq \pi$, então $B_\epsilon (x_0) \cap B_5(\pi) = \emptyset$. Portanto, $x_0 \not \in \overline{B_5(\pi)}$.

                                                1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                                    2021-12-02 15:41:10.101Z

                                                    Bacana!

                                                    Ou você usa o $\varepsilon$, ou você usa o $\mathcal{B}(x_0)$. (em $\LaTeX$: \$\mathcal\{B\}(x_0)\$)

                                                    Sugestão... apesar de ser tecnicamente "absurdo"... :-)

                                                    Perceba que você não usa o fato de que $x_0 \in \overline{B_5(\pi)}$. Então, não precisa supor. E aí, não tem "absurdo". Você simplesmente conclui que $x_0 \not\in \overline{B_5(\pi)}$ :-)

                                                    1. RJunior Rodrigues Moyses @rmoyses
                                                        2021-12-02 16:00:37.392Z

                                                        Realmente

                                            • Em resposta aandrecaldas:
                                              Caio Tomás de Paula @CaioTomas
                                                2021-12-02 14:21:26.570Z2021-12-02 15:53:08.270Z

                                                Com a métrica
                                                $$
                                                \begin{align*}
                                                d : \mathbb{R}^2 &\rightarrow \mathbb{R}^+
                                                \\
                                                (x,y) & \mapsto \begin{cases}
                                                0, &x=y \\
                                                5, &x\neq y
                                                \end{cases},
                                                \end{align*}
                                                $$
                                                temos $\overline{B_5}(\pi) = \mathbb{R}$. Mas, por outro lado,
                                                $$
                                                \overline{B_5(\pi)} =
                                                \{\pi\}.
                                                $$
                                                De fato, se $x \neq \pi$, então a bola $B_1(x) = \{x\}$ não tem interseção com $B_5(\pi) = \{\pi\}$. Ou seja,
                                                $$
                                                \{\pi\} = B_5(\pi) \subset \overline{B_5(\pi)} \subset \{\pi\}.
                                                $$

                                                Assim,
                                                $$
                                                \overline{B_5(\pi)}
                                                =
                                                \{\pi\}
                                                \neq
                                                \mathbb{R}
                                                =
                                                \overline{B}_5(\pi).
                                                $$

                                                1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                                    2021-12-02 14:38:53.656Z

                                                    Acho que a avaliação vai ser conforme a estética, também...
                                                    ... então, você tá ganhando. :-)

                                                    1. Em resposta aCaioTomas:
                                                      AAndré Caldas @andrecaldas
                                                        2021-12-02 14:41:10.555Z

                                                        Como você sabe que $\overline{B_5(\pi)} = \{\pi\}$?

                                                        1. Caio Tomás de Paula @CaioTomas
                                                            2021-12-02 15:01:50.701Z

                                                            A gente sabe que $\pi$ pertence ao fecho da bola porque ele pertence à bola e a bola está contida no próprio fecho. Pra qualquer outro real $x\neq\pi$, a bola $\{x\}$ tem interseção vazia com a bola $\{\pi\} = B_5(\pi)$, logo $\overline{B_5(\pi)} = \{\pi\}$.

                                                            1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                                                2021-12-02 15:13:48.863Z

                                                                Vamos transformar sua solução em uma solução modelo!!! :-)

                                                          • D
                                                            Em resposta aandrecaldas:
                                                            Daniel Abreu @daniel1.abreu
                                                              2021-12-02 14:26:45.219Z

                                                              acho que se definirmos a seguinte métrica discreta-modificada em $\mathbb{R}$
                                                              $d(x,y)=0$ se $x=y$ e $d(x,y)=5$ se $x\ne y$.

                                                              Nesse caso $\overline{B_{5}(\pi)} = \overline{ \lbrace x \in \mathbb{R}; d(x,\pi)<5 \rbrace } = \overline{\lbrace \pi \rbrace} = {\pi}$.

                                                              Por outro lado , $\overline{B}_{5}(\pi)=\lbrace x \in \mathbb{R}; d(x,\pi) \leq 5 \rbrace = \mathbb{R} $ . E o resultado segue.

                                                              1. Poxaa tava escrevendo esse agora

                                                                1. Em resposta adaniel1.abreu:
                                                                  AAndré Caldas @andrecaldas
                                                                    2021-12-02 14:46:54.634Z2021-12-02 15:05:25.762Z

                                                                    Como você sabe que $\overline{B_5(\pi)} = \{\pi\}$?

                                                                    1. DDaniel Abreu @daniel1.abreu
                                                                        2021-12-02 15:05:09.542Z

                                                                        Professor , eu recordei de analise da reta mesmo vendo essa conjunto como conjunto discreto . Mas ja vi seu comentario anterior falando para abrir mais usando a definiçao de feicho.

                                                                        Obs: É so comigo ou acontece com mais alguem ? A medida que vou digitando o site fica extremanente lento .

                                                                        1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                                                            2021-12-02 15:06:34.315Z

                                                                            É essa pré-visualização que é muito lenta com o "$\LaTeX$". O que eu faço é digitar num editor de texto e depois colar aqui.

                                                                          • Em resposta aandrecaldas:

                                                                            Por ser bola aberta, $d(x,y)<5$, como a distância só pode assumir 0 ou 5, o único $x \in \mathbb{R}$ é quando $x= \pi$, daí $B_5(\pi)= \{\pi\}$.
                                                                            A bola tá contida no fecho por definição, então como $ \pi $ tá na bola, tá no fecho, assim $\overline{B_5(\pi)}=\{\pi\}$.

                                                                        2. D
                                                                          Em resposta aandrecaldas:
                                                                          Daniel Abreu @daniel1.abreu
                                                                            2021-12-02 14:30:56.457Z

                                                                            no tempo que eu tava digitando a gelara ja fez kkk

                                                                            1. D
                                                                              Em resposta aandrecaldas:
                                                                              eduardo felipe @dadofelipe
                                                                                2021-12-02 21:50:02.176Z

                                                                                Não tenho certeza se esta certo, se alguém puder me ajudar agradeço.
                                                                                \
                                                                                Considere $\textbf{m}$ a métrica usual do $\mathbb{R}^n$ então definimos $d : \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}^+$ onde para cada par de pontos $(x,y)$ temos a métrica $d(x,y)=\max \lbrace 5,\textbf{m}(x,y)\rbrace $. Recordemos a definição de uma bola aberta.
                                                                                $$B_5(\pi) = \lbrace x \in \mathbb{R} / d(\pi, x) < 5 \rbrace = \textbf{m}(\pi,x) < 5$$
                                                                                Ou seja, é a bola aberta centrada em $\pi$ com raio igual a 5. Consideremos o fecho desta bola, temos pela definição.
                                                                                $$\overline{B_5(\pi)} = \lbrace x \in \mathbb{R}:, \forall B \in \mathcal{B}(x), B \cap B_5(\pi) \neq \emptyset \rbrace .$$
                                                                                Como $B_5(\pi)$ é a bola aberta usual do $\mathbb{R}$. Perceba que $\textbf{não é possível}$ tomar nenhuma bola com raio menor que 5, pois teríamos um conjunto vazio de pontos. Como $B_5(\pi)$ tem raio 5, os pontos $x$ do fecho são os que satisfazem
                                                                                $$d(\pi,x)\leq 10$$
                                                                                E ainda
                                                                                $$\overline{B}_{5}(\pi)=\overline{\textbf{m}(\pi,x)}$$
                                                                                Logo são distintos

                                                                                1. Deduardo felipe @dadofelipe
                                                                                    2021-12-02 22:19:37.567Z

                                                                                    Ignorem o exemplo kkkk nem métrica é. Valeu a tentativa

                                                                                    1. AAndré Caldas @andrecaldas
                                                                                        2021-12-02 23:24:25.480Z

                                                                                        É só trocar $\mathrm{max}$ por $\mathrm{min}$. Achei seu exemplo muito bom. Tem que corrigir esse argumento de "conjunto vazio".

                                                                                        1. Em resposta adadofelipe:
                                                                                          AAndré Caldas @andrecaldas
                                                                                            2021-12-03 21:08:30.482Z

                                                                                            Seu exemplo está muito bom. Só tem que trocar $\max$ por $\min$.