Homeomorfismo y círculo unitario

Problema: Deja X el intervalo semiabierto [ 0 , 1 ) R y S 1 Sea el círculo unitario en C . Definir un mapa ϕ : [ 0 , 1 ) S 1 por ϕ ( X ) = porque ( 2 π X ) + i pecado ( 2 π X ) . Demuestre que es continua y biyectiva pero no un homeomorfismo.

Mi intento: ϕ ( X ) = ϕ ( y ) porque ( 2 π ( X y ) ) = 1 X = y . Entonces el mapa es inyectivo. El mapa también es sobreyectivo y, por lo tanto, el mapa es biyectivo. Dejar ϵ > 0 y establecer d = ϵ 4 π . si y [ 0 , 1 ) tal que | X y | < d entonces | F ( X ) F ( y ) | 4 π | X y | < ϵ . Por lo tanto, el mapa es continuo. Basta con mostrar que el mapa no está abierto. Observa, ya que [ 0 , 1 2 ) = ( 1 2 , 1 2 ) [ 0 , 1 ) , por lo tanto está abierto en [ 0 , 1 ) .

como muestro eso [ 0 , 1 2 ) no está abierto en la imagen?

¿Qué son los subconjuntos abiertos en S 1 ?
Muestre que la imagen de 0 no es un punto interior de la imagen de [ 0 , 1 2 ) . Asegúrate de ver la imagen geométricamente.
Nota: Para obtener la tipografía correcta de pecado , coloque una barra invertida delante del nombre: \sin. Esto también se encarga automáticamente del espaciado. Lo mismo es cierto de porque .

Respuestas (3)

Por contradicción, si ϕ sería un homeomorfismo, entonces [ 0 , 1 ) { 1 2 } es homeomorfo a

S 1 { ϕ ( 1 2 ) }

pero el primer espacio no está conectado mientras que el segundo está conectado.

Otra forma puede ser observar que [ 0 , 1 ) no es compacto mientras S 1 es un Espacio compacto porque es un subconjunto cerrado y limitado de R 2

Tuve que leer varias veces para entender que donde escribes "omeomorfo" probablemente quieras decir "homeomorfo" (mi cerebro lo analizó constantemente como "onemorfo", que parecía un término que podría existir).
@celtschk muchas gracias te escribo con el telefono

También puedes mostrar que ϕ no es un homeomorfismo porque ϕ 1 no es continua en 1 C : y norte = porque ( 2 π 1 norte ) + i pecado ( 2 π 1 norte ) converge a 1 , pero ϕ 1 ( y norte ) = 1 1 norte para todos norte (tenga en cuenta que

porque ( 2 π ( 1 1 norte ) ) = porque ( 2 π 1 norte )
porque las entradas difieren en 2 π , y lo mismo para los valores del seno) y ϕ 1 ( y norte ) no converge a 0 = ϕ 1 ( 1 ) en [ 0 , 1 ) .

Desde [ 0 , 1 ) está conectado y φ es continuo, φ ( [ 0 , 1 ) ) está conectado. Vemos entonces que

φ ( [ 0 , 1 ) ) = { porque ( 2 π X ) + i pecado ( 2 π X ) : X [ 0 , 1 ) } = { porque ( θ ) + i pecado ( θ ) : θ [ 0 , π / 4 ) }
no está abierto, como 0 no es un punto interior. Resulta que φ no es un homeomorfismo.