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| 2 | \section*{El conjunto de Cantor}
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| 4 | - | x = \sum_{n=1}^{\infty}{\frac{C_n}{3^n}} && \text{con } C_n = 0,1,2
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| 4 | + | El conjunto de Cantor bla-bla-bla |
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| 7 | \begin{definicion}
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| 8 | - | Se dice que $x \in C$ si y solo si tiene una representación ternaria que contenga solo $0$ y $2$ |
| 8 | + | |
| 9 | \begin{align*}
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| 10 | x = \sum_{n=1}^{\infty}{\frac{C_n}{3^n}}, && \text{con } C_n = 0,1,2
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| 11 | \end{align*}
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| 12 | - | $$\left(\dfrac{1}{3}\right)_3 = 0.1000...$$
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| 12 | + | |
| 13 | - | $$\left(\dfrac{2}{3}\right)_3 = 0.2000...$$
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| 13 | + | |
| 14 | $x \in C$ si y solo si tiene una representación ternaria que contenga solo $0$ y $2$. | |
| 15 | - | $$0.0***...$$ |
| 15 | + | |
| 16 | \begin{proof}
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| 17 | - | $$(x)_3=0.2***... \in C.$$ |
| 17 | + | |
| 18 | - | Las $x$ que están \emph{en medio}, es decir que no pertenecen al Conjunto de Cantor, tienen la representación ternaria siguiente: $$(x)_3 = 0.1***... \not \in C$$.
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| 18 | + | $$\left(\dfrac{1}{3}\right)_3 = 0.1000\ldots$$
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| 19 | - | Ahora veamos lo que sucede en el conjunto $C_2$. En el cual hay cuatro subintervalos, fijándonos en los primeros dos: $\left[0, \frac{1}{9}\right] \cup \left[\frac{2}{9}, \frac{1}{3}\right]$, los extremos interiores en base tres, son:
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| 19 | + | $$\left(\dfrac{2}{3}\right)_3 = 0.2000\ldots$$
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| 20 | - | $$\left(\dfrac{1}{9}\right)_3 = 0.010...$$
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| 20 | + | |
| 21 | - | $$\left(\dfrac{2}{9}\right)_3 = 0.020...$$
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| 21 | + | $$0.0***\ldots$$ |
| 22 | - | si $x$ es menor que $\frac{1}{9}$, su expansión ternaria será:
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| 22 | + | |
| 23 | - | $$(x)_3 = 0.00***... \in C$$ |
| 23 | + | $$(x)_3=0.2***\ldots \in C.$$ |
| 24 | Las $x$ que están \emph{en medio}, es decir que no pertenecen al Conjunto de Cantor, tienen la representación ternaria siguiente: $$(x)_3 = 0.1***\ldots \not \in C.$$
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| 25 | - | $$(x)_3 = 0.02***... \in C$$ |
| 25 | + | Ahora veamos lo que sucede en el conjunto $C_2$, en el cual hay cuatro subintervalos. Fijándonos en los primeros dos: $\left[0, \frac{1}{9}\right] \cup \left[\frac{2}{9}, \frac{1}{3}\right]$, los extremos interiores en base tres son:
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| 26 | - | Las $x$ en base tres, que están \emph{en medio} de estos dos subintervalos, son: $$(x)_3 = 0.01***... \not \in C.$$
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| 26 | + | $$\left(\dfrac{1}{9}\right)_3 = 0.010\ldots$$
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| 27 | - | Para los subintervalos restantes: $\left[\frac{2}{3}, \frac{7}{9}\right] \cup \left[\frac{8}{9}, 1\right]$, los extremos interiores en base tres, son:
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| 27 | + | $$\left(\dfrac{2}{9}\right)_3 = 0.020\ldots$$
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| 28 | - | $$\left(\dfrac{7}{9}\right)_3 = 0.210...$$
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| 28 | + | Si $x$ es menor que $\frac{1}{9}$, su expansión ternaria será:
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| 29 | - | $$\left(\dfrac{8}{9}\right)_3 = 0.220...$$
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| 29 | + | $$(x)_3 = 0.00***\ldots \in C,$$ |
| 30 | y si $x$ es mayor que $\frac{2}{9}$, su expansión ternaria será:
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| 31 | - | $$(x)_3 = 0.20***... \in C$$ |
| 31 | + | $$(x)_3 = 0.02***\ldots \in C.$$ |
| 32 | Las $x$ en base tres, que están \emph{en medio} de estos dos subintervalos, son: $$(x)_3 = 0.01***\ldots \not \in C.$$
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| 33 | - | $$(x)_3 = 0.22***... \in C$$ |
| 33 | + | Para los subintervalos restantes, $\left[\frac{2}{3}, \frac{7}{9}\right] \cup \left[\frac{8}{9}, 1\right]$, los extremos interiores en base tres son:
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| 34 | - | y las $x$ en base tres, que están \emph{en medio} de estos dos subintervalos, son: $$(x)_3 = 0.21***... \not \in C.$$
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| 34 | + | $$\left(\dfrac{7}{9}\right)_3 = 0.210\ldots$$
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| 35 | - | Aplicando este razonamiento para cada $C_m$, vemos que las $x$ que no pertenecen a $C$, tienen siempre al 1 como elemento de su expansión ternaria. Por lo tanto, para que $x$ esté en el Conjunto de Cantor, en su representación ternaria no debe estar el 1 como dígito de esta, es decir, que su representación en base tres solo debe estar conformada por 0 y 2. |
| 35 | + | $$\left(\dfrac{8}{9}\right)_3 = 0.220\ldots$$
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| 36 | Vemos que si $x$ es menor que $\frac{7}{9}$, su expansión ternaria será:
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| 37 | $$(x)_3 = 0.20***\ldots \in C$$ | |
| 38 | y si $x$ es mayor que $\frac{8}{9}$, su expansión ternaria será:
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| 39 | $$(x)_3 = 0.22***\ldots \in C$$ | |
| 40 | y las $x$ en base tres, que están \emph{en medio} de estos dos subintervalos, son: $$(x)_3 = 0.21***\ldots \not \in C.$$
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| 41 | Aplicando este razonamiento para cada $C_m$, vemos que las $x$ que no pertenecen a $C$, tienen siempre al 1 como elemento de su expansión ternaria. Por lo tanto, para que $x$ esté en el Conjunto de Cantor, debe poseer una representación ternaria tal que, el 1 no debe estar como dígito de esta, es decir, que debe poseer una representación en base tres tal que solo este conformada por 0 y 2. | |
| 42 | \end{proof}
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| 43 | ||
| 44 | \begin{observacion}
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| 45 | Números como el $1$ y el $1/3$ se encuentran en el conjunto de Cantor, aunque su expansión en base 3 puede o no admitir un 1, pues por ejemplo, | |
| 46 | \[(1)_3 = 0.222\ldots,\] | |
| 47 | y | |
| 48 | \[\dfrac{1}{3} = 0.0222\ldots,\]
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| 49 | por lo cual vemos en estos ejemplos que las hipótesis del teorema se cumplen. Un ejemplo de un número que no estaría en el conjunto de Cantor es $x = 12/27$, pues este número en realidad es $1/3 + 1/9$, y de las dos representaciones ternarias que admite, | |
| 50 | \begin{align*}
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| 51 | 0.110\ldots && y && 0.10222\ldots, | |
| 52 | \end{align*}
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| 53 | ninguna tiene exclusivamente 0 y 2 como coeficientes. | |
| 54 | \end{observacion}
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| 55 | ||
| 56 | \begin{theorem}
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| 57 | El conjunto de Cantor es compacto | |
| 58 | \end{theorem}
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| 59 | ||
| 60 | \begin{proof}
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| 61 | Como el conjunto de Cantor es una intersección, por las leyes de de Morgan, su complemento será una unión de complementos, entonces | |
| 62 | \[C^c = \cup C'_n,\] | |
| 63 | donde $C_n'$ fue definido con anterioridad. Cada complemento $C'_n$ a su vez, es una unión de intervalos abiertos, por lo que $C^c$ tambíen es unión de intervalos abiertos. Por lo tanto $C^c$ es abierto, por lo que $C$ es cerrado. Finalmente, $C$ es un conjunto acotado porque está contenido en $[0, 1]$, de donde el conjunto de Cantor es compacto. | |
| 64 | \end{proof}
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| 65 | ||
| 66 | \begin{theorem}
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| 67 | Las funciones $f_0(x) = \dfrac{1}{3} \cdot x$ y $f_1(x) = \dfrac{1}{3}(2 + x)$, generan un sistema de funciones iteradas cuyo conjunto límite es el conjunto de Cantor
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| 68 | \end{theorem}
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| 69 | ||
| 70 | \begin{proof}
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| 71 | ||
| 72 | \end{proof}
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| 73 | ||
| 74 | \begin{theorem}
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| 75 | El conjunto de Cantor tiene dimensión fractal $\ln(2)/\ln(3)$. | |
| 76 | \end{theorem}
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| 77 | ||
| 78 | \begin{proof}
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| 79 | ||
| 80 | \end{proof} |