Foro de preguntas y respuestas de matemáticas, de cualquier nivel. Cuánto más interesantes, divertidas o intrépidas, mejor.
Aviso: Te invitamos a conocer la página de Facebook de la UCIM

Ganas puntos al hacer preguntas, contestarlas y, sobre todo, si tu respuesta es seleccionada como la mejor.
Registrate como usuario para participar en el foro. También puedes utilizar tu identidad de FB Utiliza el botón azul para ingresar (si usas tu identidad de FB y estás logeado en FB, automáticamente te reconoce).

El irracional tiene una página en FB. El Irracional






+2 votos

Problema. Considere el número irracional $\varphi = 0.123456789101112 \ldots$

φ=0.123456789101112

Demuestre que:

a) El conjunto $\{n\varphi - \lfloor n\varphi \rfloor : n \in \mathbb{N}\}$ es denso en el intervalo $[0,1]$.

b) El conjunto $\{10^{n}\varphi - \lfloor 10^{n}\varphi \rfloor : n \in \mathbb{N}\}$ también es denso en el intervalo $[0,1]$.

* Las soluciones que se reciban serán consideradas para ser incluidas en las próximas entregas del artículo Un baúl de problemas olvidado. Pueden leer la más reciente entrega de este trabajo en el siguiente enlace:

http://universo.math.org.mx/2015-1/Baul-II/baul-II.html

por (2,3m puntos) en Problemas
editado por

1 Respuesta

+3 votos

Son las doce, así que espero no estar cometiendo algún error.

Primero, como el conjunto dado en (b) es un subconjunto del dado en (a) si probamos el segundo inciso también habremos demostrado el primero.

Notemos que $ 10^s\phi $ recorre el punto decimal $ s $ lugares a la derecha y al restar la parte entera obtenemos el irracional que queda después del punto decimal. En otras palabras, los números del conjunto dado son aquellos irracionales obtenidos de poner el punto en algún nuevo lugar de $ \phi $ y considerar lo que queda a la derecha de él.

Sea $ \alpha = .0...0a_1...a_m...\in (0, 1) $ algun número cualquiera, donde la cadena de ceros al principio tiene $k$ elementos y $ a_1 \neq 0 $. Sea $ M = 10...0a_1...a_m $ (con $ k $ ceros) y consideremos $ s $ la potencia necesaria tal que 

$10^s\phi - [10^s\phi] = 0.0...0a_1...a_m...$,

Tal s existirá pues sólo es necesario reccorrer el punto decimal de $\phi = 0.123...(M -1)10...0a_1...a_m...$ suficientes veces a la derecha (tantas como cifras tienen al concatenarse el número $123...(M-1)1$.) Por lo tanto,

$|10^s\phi - [10^s\phi] - 0.0...0a_1...a_m...|$,

es un número que contiene al incio $k + m$ ceros y por lo tanto es menor o igual que $\dfrac{1}{10^{m + k}}$ (la igualdad se da si todo lo que queda después de los ceros son puros nueves). Como $m$ puede ser tan grande como deseemos hemos demostrado que cerca de cualquier número dado $\alpha$ existe un elemento del conjunto tan cerca como queramos.

Por lo tanto la cerradura del conjunto en (0, 1) es todo (0, 1). Esto también implica que 0 y 1 están en la cerradura pues dado un $\epsilon > 0$ podemos considerar un elemento del conjunto dado a distancia menor a $\dfrac{\epsilon}{2}$ de $\dfrac{\epsilon}{2}$ o $1 - \dfrac{\epsilon}{2}$ el cual estará, por lo tanto, a distancia a lo más epsilon de 0 o 1, respectivamente. 

Con esto concluimos que la cerradura del conjunto en (b), y por tanto en (a), es [0, 1].

por (5,8m puntos)
Muy bien, Malors...
Licencia Creative Commons
Este obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 México.

powered by UCIM  -  Aviso de privacidad

...