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Sea $X$ un espacio normado y $\omega$ un filtro de $\mathbb{N}$. Decimos que $x_n$ converge a $x$ sobre $\omega$ si para todo $\varepsilon > 0$ existe $F \in \omega$ tal que $$\| x_n - x \| < \varepsilon $$ para todo $n \in F$.

¿Es cierto que $x$ es un punto de condensacion de $(x_n)_{n \in \mathbb{N}}$ si y solo si $x_n$ converge a $x$ sobre algun filtro de $\mathbb{N}$?
por (3m puntos) en Básicas
La respuesta a tu pregunta depende de cuál sea tu definición de "punto de condensación". ¿Significa que para todo $\varepsilon>0$ existe al menos un $n\in\mathbb N$ tal que $|x_n-x|<\varepsilon$, o pides que exista una infinidad de tales $n$?
Pienso en una infinidad, quiero evitar puntos aislados en general

1 Respuesta

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Mejor respuesta

La respuesta a tu pregunta es: no, pero en cierto sentido sí. La razón es que, para cada $n$, la familia $\mathscr U_n=\{A\subseteq\mathbb N\big|n\in A\}$ es un filtro, y cualquier sucesión $\langle x_n\big|n\in\mathbb N\rangle$ converge exactamente a su n-ésimo término $x_n$ sobre el filtro $\mathscr U_n$. Sin embargo, como bien lo mencionas en relación a los puntos aislados, es bien posible que $x_n$ no sea un punto de condensación de la sucesión $\langle x_n\big|n\in\mathbb N\rangle$.

 Sin embargo, es muy típico en estas situaciones restringirse a filtros "libres". Un filtro $\mathscr F$ se llama libre si tiene intersección vacía (equivalentemente, siempre que $F\subseteq\mathbb N$ es finito entonces $\mathbb N\setminus F\in\mathscr F$). No es muy difícil demostrar que los filtros libres contienen únicamente conjuntos infinitos.

El enunciado correcto, entonces, es: $x$ es un punto de condensación de $\langle x_n\big|n\in\mathbb N\rangle$ si y sólo si $\langle x_n\big|n\in\mathbb N\rangle$ converge a $x$ sobre algún filtro libre de $\mathbb N$. Una dirección es realmente fácil: si $x_n$ converge a $x$ sobre algún filtro libre $\mathscr F$, ello significa que (y aquí lo único que voy a hacer es repetir la definición) dado un $\varepsilon>0$ existe un $F\in\mathscr F$ tal que para todo $n\in F$, $|x_n-x|<\varepsilon$. Como $F$ es infinito, obtenemos que $x$ es un punto de acumulación de $x_n$.

La otra dirección tampoco es extremadamente difícil: si $x$ es un punto de condensación de $x_n$ entonces es posible encontrar una subsucesión $x_{n_k}$ que converge a $x$. Entonces, es cuestión de verificar (lo cual no es difícil) que la familia $\mathscr F=\{\{x_{n_k}\big|k\geq m\}\big|m\in\mathbb N\}$ es un filtro que converge a $x$.

por (15,5m puntos)
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