关于ℝⁿ中集合凝聚点的拓扑问题及Cantor-Bendixon定理相关证明的问询
关于ℝⁿ中集合凝聚点的拓扑问题及Cantor-Bendixon定理相关证明的问询
最近在啃Apostol《数学分析》第67页的3.24题,这道题围绕ℝⁿ里的不可数集合和它的凝聚点展开,算是Cantor-Bendixon定理的前置铺垫题,题目具体是这样的:
假设$S\subset \mathbb{R}^n$且$S$不可数,令$T$表示$S$的凝聚点集合(定义:一个点$x$是$S$的凝聚点,当且仅当$x$的任意$n$维邻球$B(x)$都满足$B(x)\cap S$不可数)。需要证明四个结论:
- $S-T$是可数的;
- $S\cap T$是不可数的;
- $T$是闭集;
- $T$不含孤立点。
我目前对第2问的一个证明思路印象很深,它简洁到惊艳:
因为$S=(S\cap T)\cup(S-T)$,如果我们假设$S\cap T$是可数的,再结合已经知道的结论“$S-T$是可数的”,那么两个可数集的并集必然也是可数的——这就和题设里$S$不可数的前提矛盾了,所以$S\cap T$肯定是不可数的。
不过我一直有点好奇,有没有更“自然”的直接证明方式?就是不用反证法,直接通过构造或者推导就能得出$S\cap T$不可数的那种方法?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Zarol
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