2017年11月3日金曜日

学習環境

解析入門〈3〉(松坂 和夫(著)、岩波書店)の第12章(距離空間の位相)、12.1(位相の基礎的諸概念)、問題7.を取り組んでみる。

  1. aをAの内部の境界の任意の元とする。

    x∈ A if

    Aの内部はAの部分集合である。

    A i ⊂A

    よって、Aの内部の閉包はAの閉包の部分集合である。

    A ¯ i ⊂ A ¯

    よって、次のことが成り立つ。

    x∈ A if ⇔x∈ A i ¯ − A ii ⇔x∈ A i ¯ − A i ⇒x∈ A ¯ − A i ⇔x∈ A f

    ゆえに、Aの内部の教会はAの教会の部分集合である。

    A if ⊂ A f

    xをAの閉包の境界の任意の点とする。

    x∈ A a

    Aの内部ははAの閉包の内部の部分集合である。

    A i ⊂ A ai

    よって、次のことが成り立つ。

    x∈ A af ⇔x∈ A aa − A ai ⇔x∈ A a − A ai ⇒x∈ A a − A i ⇔x∈ A f

    ゆえに、Aの閉包の境界はAの境界の部分集合である。

    A af ⊂ A f

    (証明終)

    実数区間で等号が成り立たない部分集合の例とし点0と開区間(1, 2)と開区間(2, 3)の和集合。

    実際に確認。

    A={ 0 }∪( 1,2 )∪( 2,3 ) A i =( 1,2 )∪( 2,3 ) A if ={ 1,2,3 } A f ={ 0,1,2,3 } A if ≠ A f A a ={ 0 }∪[ 1,3 ] A af ={ 0,1,3 } A af ≠ A f

コード(Emacs)

Python 3

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

from sympy import pprint, Interval

print('7.')
A = Interval(0, 0) | Interval.open(1, 2) | Interval.open(2, 3)
Aif = A.interior.boundary
Af = A.boundary
Aaf = A.closure.boundary

for X in [A, Af, Aif, Aaf]:
    pprint(X)
    print()

for X in [Aif, Aaf]:
    print(X.is_subset(Af) and X != Af)
    print()

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample7.py
7.
{0} ∪ (1, 2) ∪ (2, 3)

{0, 1, 2, 3}

{1, 2, 3}

{0, 1, 3}

True

True

$

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