¿Fallará la siguiente prueba de que una función continua fff de un espacio compacto X→YX→YX\rightarrow Y es uniformemente continua?

Tanto en las conferencias como en el libro (Baby Rudin) la prueba es más complicada, lo que me hace preguntarme si la siguiente prueba más sencilla que tenía en mente no funcionaría. Si es así, ¿alguien podría explicar por qué falla?


Teorema : Sea F : X Y ser una función continua de un espacio métrico compacto X a Y , entonces F es uniformemente continua.

Elegí ϵ > 0 , por continuidad para cada X X existe d X > 0 tal que

d ( X , X 0 ) < d X d ( F ( X ) , F ( X 0 ) ) < ϵ
para cualquier X 0 X . Ahora la colección de bolas abiertas norte d X ( X ) forma una cubierta abierta de X , y por lo tanto (por compacidad) debe tener una subcubierta finita { norte d X 1 ( X 1 ) , , norte d X norte ( X norte ) } .

Dejar d = min ( d X 1 , , d X norte ) . Elegir X X , entonces para cualquier X 0 X tenemos

d ( X , X 0 ) < d d ( X , X 0 ) < d X d ( F ( X ) , F ( X 0 ) ) < ϵ .

no está claro que d ( X , X 0 ) < d implica d ( X , X 0 ) < d X . En principio podríamos tener inf X d X = 0 , por ejemplo, en cuyo caso la implicación es falsa.

Respuestas (1)

d no es necesariamente menor o igual que d X , desde X bien puede ser un punto que no sea X 1 , . . . , X norte . Sin embargo, es cierto que X está cubierto por algunos norte d X i ( X i ) , y deberías referirte a esto X i (con la modificación adecuada de los radios de los vecindarios) para que el argumento funcione. Más específicamente, probablemente tomaría la subcubierta finita de { norte d X / 2 ( X ) } , donde esos d X son para ϵ / 2 .