DiMat II Végtelen halmazok

Hasonló dokumentumok
HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

Matematika alapjai; Feladatok

FRAKTÁLGEOMETRIA. Metrikus terek, szeparábilitás, kompaktság. Czirbusz Sándor Komputeralgebra Tanszék ELTE Informatika Kar

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

SE EKK EIFTI Matematikai analízis

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

dr. Szalkai István Pannon Egyetem, Veszprém, Matematika Tanszék november 3.

Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében? Milyen tulajdonságokkal rendelkezik a,,részhalmaz fogalom?

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

HHF0CX. k darab halmaz sorbarendezésének a lehetősége k! Így adódik az alábbi képlet:

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Diszkrét matematika 1. középszint

Halmazelméleti alapfogalmak

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Diszkrét matematika 2. estis képzés

A matematika nyelvér l bevezetés

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

harmadik, javított kiadás

Leképezések. Leképezések tulajdonságai. Számosságok.

1. tétel - Gráfok alapfogalmai

Direkt limesz, inverz limesz, végtelen Galois-bővítések

Diszkrét matematika I.

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Diszkrét matematika gyakorlat 1. ZH október 10. α csoport

1. Házi feladat. Határidő: I. Legyen f : R R, f(x) = x 2, valamint. d : R + 0 R+ 0

dr. Szalkai István Pannon Egyetem, Veszprém, Matematika Tanszék augusztus 12.

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Diszkrét matematika I.

1. Bázistranszformáció

Egyváltozós függvények 1.

Relációk. 1. Descartes-szorzat. 2. Relációk

A relációelmélet alapjai

Vektorterek. Több esetben találkozhattunk olyan struktúrával, ahol az. szabadvektorok esetében, vagy a függvények körében, vagy a. vektortér fogalma.

D(x, y) - x osztója y-nak

Az előadások dátuma (2017-ben) és tervezett tematikája:

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Alapfogalmak, valós számok Sorozatok, határérték Függvények határértéke, folytonosság A differenciálszámítás Függvénydiszkusszió Otthoni munka

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

MM CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( )

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. 3. Rövid leírás. 4. Oktatási módszer. Biró Zsolt. 1.

Sorozatok és Sorozatok és / 18

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

Sorozatok B.: Tanulmányok a számosságokról, a végtelenről, a prímekről, a rac. és irrac számokról

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

SZÁMÍTÁSTUDOMÁNY ALAPJAI

Permutációk véges halmazon (el adásvázlat, február 12.)

Relációk. 1. Descartes-szorzat

VIZSGATEMATIKA Diszkrét Matematika BSC A szakirány, I. évfolyam 2016/2017 őszi szemeszter

Debreceni Egyetem. Kalkulus I. Gselmann Eszter

Konvex optimalizálás feladatok

DISZKRÉT MATEMATIKA I. TÉTELEK

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Nagyordó, Omega, Theta, Kisordó

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Bevezetés a matematikába 1. Definíciók, vizsgakérdések

A rendszámok aritmetikája

2. gyakorlat. A polárkoordináta-rendszer

Lineáris algebra és a rang fogalma (el adásvázlat, szeptember 29.) Maróti Miklós

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar. Paradoxonok. Diplomamunka. Kövesdi Péter. Matematika tanári szakirány.

A fontosabb definíciók

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Mérhetőség, σ-algebrák, Lebesgue Stieltjes-integrál, véletlen változók és eloszlásfüggvényeik

Wigner tétele kvantummechanikai szimmetriákról

Analízis I. Vizsgatételsor

Polinomok (el adásvázlat, április 15.) Maróti Miklós

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

4. Fogyasztói preferenciák elmélete

Diszkrét matematika 2. estis képzés

1.1 Halmazelméleti fogalmak, jelölések

Halmazok és függvények

Diszkrét matematika II., 1. el adás. Lineáris leképezések

Differenciálgeometria

Gy ur uk aprilis 11.

DEFINICIÓK. Például a síkgeometriában predikátumok: ( egyenes ), ( pont ), ( illeszkedik - ra ).

A valós számok halmaza

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

MBNK12: Permutációk (el adásvázlat, április 11.) Maróti Miklós

Metrikus terek, többváltozós függvények

Dr. Rontó Miklós - Lengyelné Szilágyi Szilvia. Programtervező informatikus és Gazdaságinformatikus hallgatók részére.

Csoportok végei. Szakdolgozat. Kisfaludi-Bak Sándor. Témavezet : Moussong Gábor Geometriai tanszék

A Peano-görbe. Besenyei Ádám ELTE

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Függvények folytonosságával kapcsolatos tételek és ellenpéldák

2. Logika gyakorlat Függvények és a teljes indukció

Funkcionálanalízis. Gyakorló feladatok március 22. Metrikus tér, normált tér és skalárszorzat tér

MM4122/2: CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( ) 1. Ismétlés február 8.február Feladat. (2 pt. közösen megbeszéltük)

ismertetem, hogy milyen probléma vizsgálatában jelent meg ez az eredmény. A kérdés a következő: Mikor mondhatjuk azt, hogy bizonyos események közül

Korszeru anyag-, nano- es gépészeti technológiákhoz kapcsolódó muszaki képzési területeken kompetencia alapú, komplex digitális tananyag modulok

Készítettel: Szegedi Gábor (SZGRACI.ELTE)

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Átírás:

DiMat II Végtelen halmazok Czirbusz Sándor 2014. február 16.

1. fejezet A kiválasztási axióma. Ismétlés. 1. Deníció (Kiválasztási függvény) Legyen {X i, i I} nemüres halmazok egy indexelt családja. Egy kiválasztási függvényen olyan x : I i I X i függvényt értünk, melyre minden i I esetén x i X i. 1. Axióma (A kiválasztási axióma) Minden nemüres halmazokból álló indexelt halmazcsaládnak létezik kiválasztási függvénye. 2. Deníció Lánc Egy részbenrendezett halmaz olyan részhalmazát, mely ugyanerre a relációra nézve 3

rendezett, láncnak nevezzük. Véges jelleg Egy halmazrendszer véges jelleg, ha pontosan akkor eleme a halmazrendszernek, ha minden véges részhalmaza is eleme. Feladatok a kiválasztási axiómára. 1. Feladat Bizonyítsuk be, hogy kiválasztási axióma ekvivalens azzal, ha úgy fogalmazzuk meg, hogy minden nemüres, páronként diszjunkt halmazokból álló indexelt halmazcsaládnak létezik kiválasztási függvénye. Megoldás Nyilvánvaló, ha tetsz leges indexelt halmazcsaládnak van kiválasztási függvénye, akkor van a diszjunktaknak is. Nézzük a megfordítást! Legyen {X i, i I} egy indexelt halmazcsalád. Készítsük el az {Xi : i I} halmazcsaládot, ahol Xi = X i {X i }. Ezen halmazcsalád elemei már páronként diszjunktak, van x kiválasztási függvénye. Ezen kiválasztási függvény értékei rendezett párok, deniáljuk az x kiválasztási függvényt ezen függvény els koordinátájaként.

1. Tétel (ekvivalens megfogalmazások) A következ állítások ekvivalensek 1. A kiválasztási axióma. 2. A Zorn lemma. Ha egy részbenrendezett halmazban minden lineárisan rendezett részhalmaznak van fels korlátja, akkor a halmaznak van maximális eleme. 3. KurtowskiHausdor maximalitási elv. Egy részbenrendezett halmaz minden lánca valamilyen maximális láncban van. 4. Zermelo axióma. Minden nemüres páronként diszjunkt halmazokból álló halmazcsaládhoz van olyan halmaz, mely a hamazcsalád minden eleméb l pontosan egy elemet tartalmaz. 5. Jólrendezési tétel. Minden halmaz jólrendezhet. 6. TeichmüllerTukey lemma. Minden véges jelleg halmazcsaládnak van maximális eleme. 1. Következmény

1. Megszámlálható sok megszámlálható halmaz uniója megszámlálható. 2. A természetes számok halmaz minden végtelen halmazba beleágyazható. 3. Minden testnek létezik algebrai lezártja. 4. Minden vektortérnek van bázisa. 5. Analízis xponttételei. 6. BanachTarski paradoxon. 3. Deníció Legyen A, B két halmaz, f : A B egy függvény. Balinverz Az f L : B A függvény az f balinverze, ha f L f = id A. Jobbinverz Az f L : B A függvény az f jobbinverze, ha f f R = id B, 2. Feladat Ha A nemüres, akkor minden f : A B beágyazásnak van szürjektív balinverze.

f R id A A f B id B f L 1.1. ábra. Inverzek Megoldás Legyen a 0 A egy rögzített elem. De- niáljuk az f L függvényt a következ képp: ha b f(a) B, akkor van (pontosan egy) olyan a A, hogy f(a) = b. Legyen ekkor f L (b) = a. Különben legyen f L (b) = a 0. 3. Feladat Ha A nemüres, akkor minden f : A B szürjekciónak van injektív jobbinverze. Megoldás Legyen f : A B egy szürjektív függvény. Ekkor minden b B esetén f 1 (b) A nemüres. Az AC miatt mindegyikb l ki tudunk választani egy a elemet, legyen f R (b) = a. Az f R valóban injektív, így kész. 1. Házi feladat Bizonyítsuk be, hogy abból, hogy minden szürjekciónak létezik jobbinverze, következik az AC. Megoldás Legyen C páronként diszjunkt halmazok egy családja. Ekkor C minden eleme egyértelm en

egy C-beli halmaz eleme. Legyen f : C C az a leképezés, ami minden elemhez hozzárendeli az t tartalmazó halmazt. Ez nyilván szürjektív, a feltétel szerint van jobbinverze, ez pontosan egy kiválasztási függvény.

2. fejezet A SchröderBernstein tétel. Fogalmak. 4. Deníció Azt mondjuk, hogy az X és Y halmazok ekvivalensek, vagy azonos azonos számosságúak, ha létezik közöttük bijektív leképezés, X Y vagy X f Y. Ha X az Y egy részhalmazával ekvivalens, akkor X számossága kisebb, vagy egyenl, mint Y -é, X Y, vagy X f Y. (A többi reláció értelemszer - en.) 9

A tétel. 2. Tétel (SchröderBernstein tétel) Ha léteznek Y Y X és X Y injekciók, akkor létezik X Y bijekció. (Y X és X Y ) Bizonyítás Mivel létezik Y Y X injektív leképezés, feltehet, hogy Y X. De létezik az f : X Y bijekció is,ennek értékkészlete Y -beli. Ez az f a C = X \ Y halmazt f(c) Y -be képezi injektív módon. De C f(c) =, mert ha lenne közös elemük, akkor az egyrészt C-beli, tehát nem Y - beli, másrészt lévén C-beli elem képe, Y -beli. Az f - et többször alkalmazva hasonlóan belátható, hogy az összes f k (C), k = 0, 1, 2,... halmaz diszjunt. Legyen S = i=1 f i (C)!

X \ Y = C f(c) f 2 (C)... X \ S X Megjegyzend, hogy f(s) = S \ C S. Deniáljuk a h : X Y függvényt a következ képp: h(x) = f(x), ha x S, különben h(x) = x. 3. Tétel (Cantor) Bármely X halmazra X P(X). Feladatok. 4. Feladat Ha C A és B D, továbbá C D C, akkor A D A. Megoldás Megkonstruáljuk a bijekciót A B és A között. Legyen f az a függvény, melyre C D f C! Ha most x A B és x B, akkor x D, így x C D. Legyen ezekre az elemekre h(x) = f(x), különben h(x) = x. Ez bijekció.

3. fejezet Számosságok. Fogalmak. 5. Deníció Az X halmaz megszámlálható, ha ekvivalens N valamely részhalmazával. Megszámlálhatóan végtelen, ha ekvivalens N-el. 4. Tétel Megszámlálható sok megszámlálható halmaz uniója megszámlálható. (Szokták megszámlálható kiválasztási axiómának nevezni) Véges sok megszámlálható halmaz Descartes-szorzata megszámlálható. Megszámlálható halmaz elemeib l alkotott k-asok 13

halmaza megszámlálható (k N). Megszámlálható halmaz összes elemeib l alkotott összes véges sorozat halmaza megszámlálható. Az egész együtthatós polinomok halmaza megszámlálható. A racionális együtthatós polinomok halmaza megszámlálható. Az algebrai számok halmaza megszámlálható. R nem megszámlálható, s t R P(N). Vannak transzcendens számok. 5. Feladat Ha A i N, ahol i I és I tetsz leges indexhalmaz, akkor van olyan J I megszámlálható indexhalmaz, hogy j J A j = i I A i és j J A j = i I A i. Megoldás Minde a N esetén válasszunk egy olyan i a t, hogy a A ia és olyan i a -t, hogy a / A i. Ekkor a az {A ia, A i a } halmazcsalád megfelel. 6. Feladat Ha A R nem-megszámlálható, akkor van olyan a A, hogy az A (, a) és A (a, ) halmazok nem megszámlálhatóak.

Megoldás Legyen m azon r R számok szuprémuma, hogy A (, r) megszámlálható, illet, ha nincs ilyen m. m = nem lehet, mert akkor R megszámlálható sok megszámlálható halmaz uniója lenne. Hasonlóan, Legyen M R azon r R számok inmuma, melyekre A (r, ) megszámlálható. Ekkor M > és A (M, qinf ty) megszámlálható. Ezért m < M és minden m és M közti szám jó. 7. Feladat R racionális végpontú intervallumainak a halmaza megszámlálható. Megoldás A fenti halmaz azonosítható Q Q-val. 8. Feladat Az R nyílt intervallumainak minden diszjunkt családja megszámlálható. Megoldás Minden intervallumban van racionális szám. 9. Feladat R minden nyílt halmaza nyílt intervallumok megszámlálható uniója. Megoldás Legyen G R nyílt. Deniáljuk G-n a következ relációt, ha x, y G, akkor x y pontosan akkor, ha az [x, y] intervallum G-beli. Ekkor ekvivalenciareláció, osztályai a nyílt intervallumok.