Matemática · Glossário

O que é Vizinhança, conjunto aberto?

Também chamado de: vizinhança · conjunto aberto

Definição 12.1 Matemática universitária — Graduação 1 · Capítulo 12 — Topologia da Reta Real

Um conjunto VRV \subseteq \R é uma vizinhança de xRx \in \R quando contém um intervalo (xr,x+r)\intoo{x - r}{x + r} para algum r>0r > 0. Um conjunto URU \subseteq \R é aberto quando é vizinhança de cada um dos seus pontos:

xU, r>0,(xr,x+r)U.\forall x \in U,\ \exists r > 0, \quad \intoo{x - r}{x + r} \subseteq U .

Exemplos

Exemplo 12.2

Os intervalos abertos são abertos: para x(a,b)x \in \intoo{a}{b}, tome r=min(xa,bx)>0r = \min(x - a,\, b - x) > 0. As semirretas (a,+)\intoo{a}{+\infty} são abertas; R\R e \emptyset são abertos (o último por vacuidade). [0,1]\intcc{0}{1} não é aberto: nenhum intervalo em torno de 00 permanece dentro.

Exemplo 12.4 (Certificando a abertura com raios explícitos)

O conjunto U={xR:x2>2}U = \{x \in \R : x^2 > 2\} é aberto? Sim, e o certificado pode ser escrito: U=(,2)(2,+)U = \intoo{-\infty}{-\sqrt2} \cup \intoo{\sqrt2}{+\infty}, uma união de duas semirretas abertas, aberta pela Proposição 12.3. Alternativamente, argumente ponto a ponto: para xUx \in U com x>2x > \sqrt 2, tome r=x2>0r = x - \sqrt2 > 0: todo y(xr,x+r)y \in \intoo{x - r}{x + r} satisfaz y>2y > \sqrt 2, logo y2>2y^2 > 2; simetricamente à esquerda. Os dois estilos importam — o estrutural (construir a partir de abertos conhecidos por uniões e interseções finitas) escala melhor, e o estilo ε\varepsilon funciona quando nenhuma estrutura é visível; e o Capítulo 13 acrescentará um terceiro, o mais poderoso: UU é a pré-imagem do aberto (2,+)\intoo{2}{+\infty} pela aplicação contínua xx2x \mapsto x^2.

Exemplo 12.8

Os segmentos [a,b]\intcc{a}{b}, as semirretas [a,+)\intco{a}{+\infty}, os conjuntos finitos e Z\Z (uma sequência convergente de inteiros é constante a partir de certo ponto) são fechados. (0,1]\intoc{0}{1} não é aberto (falha em 11) nem fechado (1n0\frac 1n \to 0 \notin do conjunto): a maioria dos conjuntos não é nem uma coisa nem outra. R\R e \emptyset são ao mesmo tempo abertos e fechados — e são os únicos subconjuntos de R\R assim (Exercício 12.9).

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