Teorema del punto fijo de Brouwer: caso continuo

El teorema del punto fijo de Brouwer establece para el caso continuo que,

Cada aplicación continua GRAMO : D norte D norte tiene un punto fijo

No entiendo completamente la prueba de J. Milnor.

La prueba se hace por contradicción. Asumimos GRAMO no tiene puntos fijos.

Entonces X D norte , | | X GRAMO ( X ) | | > 0 . Lo sabemos D norte R norte . Entonces D norte es compacto significa que D norte es cerrado y acotado.

Por lo tanto, la aplicación que calcula la distancia entre X y GRAMO ( X ) ,

D norte [ 0 , + [ , X | | X GRAMO ( X ) | |

alcanzar su valor mínimo para | | X GRAMO ( X ) | | = d > 0

Por el teorema de aproximación de Stone-Weierstrass, un polinomio,

PAG : R norte R norte

de norte variables y norte componentes tales que GRAMO sea ​​el límite uniforme continuo de una sucesión de polinomios PAG k y entonces podemos suponer que existe un polinomio PAG "lo suficientemente cerca" de GRAMO ,

X D norte : 0 < | | PAG ( X ) GRAMO ( X ) | | < d / 2

Sabemos por la desigualdad triangular inversa,

d / 2 > | | PAG ( X ) GRAMO ( X ) | | | | | PAG ( X ) | | | | GRAMO ( X ) | | | | | PAG ( X ) | | 1

Entonces,

| | PAG ( X ) | | d / 2 + 1

Dejar PAG ^ ( X ) PAG ( X ) | | PAG ( X ) | | PAG ( X ) d / 2 + 1 que es suave.

Entonces calculamos que,

| | PAG ^ ( X ) GRAMO ( X ) | | PAG ( X ) d / 2 + 1 GRAMO ( X )

Debo concluir que esta última expresión es < d y concluir que PAG ^ no tiene puntos fijos que contradigan el teorema del punto fijo de Brouwer para el caso suave. No sé cómo hacer eso. ¿Cómo puedo terminar esta prueba?

Para concluir PAG ^ no tiene un punto fijo, preferiría tener que aproximar PAG ^ ( X ) X . Además, supongo PAG ^ ( X ) = PAG ( X ) d / 2 + 1 porque PAG ( X ) podría ser cero.

Respuestas (1)

Dejar PAG ¯ = PAG d / 2 + 1 . PAG ¯ toma sus valores en D norte como para X D norte : PAG ( X ) d / 2 + 1 .

tienes para X D norte

PAG ¯ ( X ) GRAMO ( X ) = PAG ( X ) d / 2 + 1 GRAMO ( X ) = 1 d / 2 + 1 ( PAG ( X ) GRAMO ( X ) ) ( d / 2 ) GRAMO ( X ) 1 d / 2 + 1 ( ( PAG ( X ) GRAMO ( X ) ) + ( d / 2 ) GRAMO ( X ) ) < 1 d / 2 + 1 ( d / 2 + d / 2 ) < d

Y si PAG ¯ estaba teniendo un punto fijo X 0 , obtendrás la contradicción

X 0 GRAMO ( X 0 ) = PAG ¯ ( X 0 ) GRAMO ( X 0 ) < d