¿Por qué el conjunto [math] \ {1 / n: n \ in \ mathbb {N} \} [/ math] no tiene interior?

Respuesta corta: S no tiene puntos interiores. Por lo tanto, no tiene interior.

Respuesta larga :

El interior de un conjunto S es la colección de todos sus puntos interiores . Entonces, para entender lo primero, veamos la definición de lo segundo.

Deje que ([matemáticas] X, d) \ text {sea un espacio métrico. Deje} S \ subconjunto X [/ math]. Se dice que un punto [matemático] p \ en X [/ matemático] es un punto interior de [matemático] S [/ matemático] si hay una “región / vecindario”, “alrededor” [matemático] p [/ matemático] (sin embargo, “pequeño” en “tamaño”) que está completamente dentro de [math] S [/ math]. Más formalmente, se dice que [matemáticas] p \ en X [/ matemáticas] es un punto interior de [matemáticas] S \ text {if} \ exist \ epsilon> 0 \ text {tal que} S_ {p, \ epsilon} = \ {s \ en X | d (p, s) <\ epsilon \} \ subconjunto S. [/ math]

Ahora, considere el espacio euclidiano [math] X = \ mathbb {R} [/ math] con [math] d (x, y): = | xy | \ forall x, y \ in \ mathbb {R} \ text {and} S = \ {\ frac {1} {n} | n \ in \ mathbb {N} \}. [/ math] Elija un punto [math ] p \ in \ mathbb {R}. [/ math] Deje que [math] \ epsilon> 0 [/ math] sea elegido arbitrariamente. Mire el conjunto [matemáticas] S_ {p, \ epsilon} = \ {s \ en S | | ps | <\ epsilon \} [/ math]. Contiene una gran cantidad de números además de los de la forma [math] \ frac {1} {n}, n \ in \ mathbb {N} [/ math]. De hecho, para suficientemente pequeño [math] \ epsilon [/ math], puede que ni siquiera contenga ningún número de la forma [math] \ frac {1} {n}, n \ in \ mathbb {N}. [/ math] En particular, el conjunto contiene irracionales, por lo que [math] S_ {p, \ epsilon} \ not \ subset S [/ math]. Como esto es cierto para cualquier punto en S y todas las opciones de [math] \ epsilon [/ math], S no tiene ningún punto interior. Por lo tanto, la colección de todos los puntos interiores, también conocido como el interior de S, está vacía.

La pregunta no está bien enmarcada. Si consideramos que [math] X = \ {1 / n: n \ in \ mathbb N \} [/ math] como un espacio topológico por derecho propio, entonces [math] X [/ math] seguro tiene un espacio no vacío interior. De hecho, es todo de [matemáticas] X [/ matemáticas].

Si, por otro lado, estamos pensando en [math] X [/ math] como un subespacio de [math] \ mathbb R [/ math] y estamos preguntando cuál es el interior de [math] X [/ math] en [math ] \ mathbb R [/ math], entonces está vacío. Esto se debe a que [math] X [/ math] es un conjunto contable y cualquier intervalo abierto en [math] \ mathbb R [/ math] es incontable. Entonces [math] X [/ math] no puede contener un intervalo abierto y hemos terminado.