topologia:axiomas_de_enumerabilidade

Primeiro Axioma de Enumerabilidade

Dizemos que um espaço topológico $(X, \tau)$ satisfaz o primeiro axioma de enumerabilidade (1st countable) se, $\forall x \in X$, existe um sistema fundamental de vizinhanças enumerável. Neste caso, também dizemos que $(X, \tau)$ tem bases locais enumeráveis.

Seja $(X, d)$ espaço métrico. Uma sequência $(x_n)_{n \in \mathbb{N}}$ de pontos de $X$ é uma sequência de Cauchy se, $\forall \epsilon \in \mathbb{R}_{>0}$, $\exists n_0 \in \mathbb{N}$ tal que para $n,m \geq 0$, $d(x_n,x_m) < \epsilon$.

  • Mostre que a reta de Sorgenfrey satisfaz o primeiro axioma de enumerabilidade.
  • Prove que se $X$ é finito, então $(X, \tau)$ satisfaz o primeiro axioma de enumerabilidade.
  • Mostre que, se $X$ tem uma uma topologia discreta, então $(X \tau)$ sempre satisfaz o primeiro axioma de enumerabilidade.
  • Seja $(X, \tau)$ espaço topológico e $x_n \rightarrow x$, mostre que $x \in \overline{\{x_n : x \in \mathbb{N}\}}$
  • Seja $(X, d)$ um espaço métrico e $(x_n)_{n \in \mathbb{N}}$ uma sequência de pontos de X tal que $x \rightarrow x_n$. Mostre que $(x_n)$ é uma sequência de Cauchy.

Segundo Axioma de Enumerabilidade

Dizemos que $(X, \tau)$ satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade (2nd countable) se admite uma base enumerável.

  • Mostre que um espaço que satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade também satisfaz o primeiro.
  • A reta real satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade?
  • Mostre que a reta de Sorgenfrey não satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade.
  • Prove que, se $(X, \tau)$ é um espaço regular que satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade, então $(X, \tau)$ é um espaço normal.

Terceiro Axioma de Enumerabilidade

Seja $(X, \tau)$ um espaço topológico. Dizemos que $D \subset X$ é denso em $X$ se $\overline{D} = X$.

Dito isso, dizemos que $(X, \tau)$ satisfaz o terceiro axioma de enumerabilidade (3rd countable) se admite um subconjunto denso enumerável. Neste caso, dizemos também que $(X, \tau)$ é um espaço separável.

  • Verifique se os seguintes espaços são separáveis:
    • A reta real;
    • A reta de Sorgenfrey;
    • Um espaço discreto de cardinalidade incontável.
  • Dado um espaço topológico $(X, \tau)$, mostre que, se ele satisfaz ao segundo axioma de enumerabilidade, ele é separável.
  • Seja $(X, d)$ um espaço métrico e separável, mostre que ele satisfaz o segundo axioma de enumerabilidade.
  • É verdade que todo subespaço de um espaço que tenha base enumerável é separável?

Espaços Metrizáveis

Dizemos que o espaço topológico $(X, \tau)$ é um espaço metrizável se existe uma métrica sobre X que induz a topologia $\tau$.

  • Mostre que cada subespaço de um espaço metrizável é metrizável.
  • A reta de Sorgenfrey é metrizável?
  • A “reta esburacada” consiste em $\mathbb{R}$ com a topologia gerada pelos conjuntos da forma $]a,b[\backslash C$, com $a < b \in C \subset \mathbb{R}$ é enumerável. Verifique se essa reta é metrizável ou não. Depois, verifique se ela é separável.
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  • Última modificação: 2022/04/04 19:48
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