¿Cuál es la mejor manera de demostrar que un subconjunto cerrado de reales no es igual a su conjunto de puntos interiores?

Suponiendo que se le permite suponer que [a, b] está cerrado para cualquier número real a, b, el intervalo cerrado [0,1] sirve como un contraejemplo rápido. Puede indicar rápidamente que 0 es un punto límite, pero los puntos límite, por su definición, no son puntos interiores.

Con mucho detalle, se vería así:


Supongamos, por contradicción, que el interior del conjunto cerrado [0,1] es igual al conjunto mismo.

Para cualquier e tal que 0 <e <1, vemos que 0 + e está en [0,1] y 0 – e no está en [0,1]. Por lo tanto, ninguna bola centrada en 0 es un subconjunto de [0,1] o ([0,1] complemento), por lo que 0 es un punto límite de [0,1].

Como consecuencia clara de la definición de puntos interiores, 0 no es un punto interior, por lo que 0 no está en el interior de [0,1]. Pero 0 está en [0,1], entonces claramente [0,1] no es igual a su interior


Editar: En realidad, un enfoque aún más rápido sería usar el punto {0}. Está cerrado ya que su complemento está abierto, y usted sabe que no tiene puntos interiores porque cada bola centrada en 0 tiene un punto que no está en {0}.

Desea mostrar para cualquier subconjunto apropiado no vacío F de R, si F está cerrado, entonces F no es igual a su interior. Esto es equivalente a mostrar que para cualquier subconjunto apropiado no vacío de R, si F es igual a su interior, entonces F no está cerrado. Considere el conjunto [matemáticas] cl (F) \ cap F ^ {c} [/ matemáticas]. Este conjunto no está vacío por su suposición y está cerrado. Deje x ser un punto en este conjunto. No importa qué [matemática] \ epsilon [/ matemática] tome, un intervalo alrededor de este se cruza con F pero x no está en F. Por lo tanto, F no está cerrado.

EDITAR: Esta es una mala respuesta, lo admito. Ver la respuesta de Josel.

Fácil, pruebe que el conjunto de puntos interiores está abierto. Entonces significaría que el conjunto está abierto y cerrado, lo que implica que está vacío de toda la línea real, ¡lo que asumiste que no es así!