¿Puede existir una función continua de [0,1] a R que tenga como imagen la línea completa de los números reales? ¿Y de (0,1)?

Obteniendo un poco más técnico aquí, el problema fundamental aquí es que el intervalo [matemáticas] [0, 1] [/ matemáticas] es compacto, mientras que la línea real no lo es. Los mapas continuos conservan la compacidad, por lo que no puede haber uno entre estos dos espacios. Si agrega puntos [matemática] \ infty [/ matemática] y [matemática] – \ infty [/ matemática] tal que [matemática] – \ infty <x <\ infty [/ matemática] para cada [matemática] x [/ real matemática], este nuevo conjunto es compacto y puede tener un mapa continuo desde [matemática] [0, 1] [/ matemática].

Sin embargo, es muy importante entender que este nuevo conjunto, que generalmente se conoce como la línea real extendida, no tiene las buenas propiedades de la aritmética a las que está acostumbrado. En particular, no puede tratar [math] \ infty [/ math] o [math] – \ infty [/ math] como números ordinarios con respecto a la aritmética.

No. Según el Teorema del valor extremo (ver Función continua), la imagen del intervalo [0,1] debe tener un valor máximo y un valor mínimo, por lo tanto, la imagen no puede ser la línea real completa.

Para el intervalo abierto (0,1), la respuesta es sí, por ejemplo, la función
f (x) = 1 / x – 2 (si x <1/2), - 1 / (1-x) + 2 (si x> = 1/2) es continuo y asigna (0,1) a la totalidad línea real

La cardinalidad de todos estos conjuntos es la misma.

Las imágenes de conjuntos compactos como [matemática] [0,1] [/ matemática] son ​​compactas nuevamente, por lo que no puede existir una función continua entre ellas.

Para [math] (0,1) [/ math] existe una función como esa.

Si cambiamos la topología en [math] \ mathbb {R} [/ math] para que [math] [0,1] [/ math] ya no sea compacto (quizás necesitemos más), podemos encontrar una biyección continua.