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sábado, 29 de noviembre de 2008

Las bolas no son homeomorfas entre ellas

En un espacio métrico (X,d) las bolas no son homeomorfas entre ellas, aún teniendo el mismo centro. Esto choca con la idea intuitiva que tenemos de las bolas del plano \mathbb{R}^2 (con la distancia usual): las bolas son redondas, redondas de toda la vida.
Ejemplos son los siguientes:

1) Tomamos el subconjunto de \mathbb{R} dado por X=\{0\}\cup [1,2] con la distancia usual. La bola B_1(0)=\{0\} tiene sólo un elemento y la bola B_2(0)=\{0\}\cup[1,2) tiene infinitos. Por tanto no es que no sean homeomorfos, es que ni son biyectivos.

2) En \mathbb{R} tomamos la distancia discreta. Entonces B_{1}(0)=\{0\} y B_2(0)=\mathbb{R}. De nuevo no son homeomorfos.

Cuando se ha probado que las bolas de \mathbb{R}^2 son homeomorfas entre ellas, se ha encontrado explícitamente un homeomorfismo entre una y otra de la forma f(x)= r x+p, con r > 0 y p un vector de \mathbb{R}^2. Para definir este homeomorfismo, es fundamental la estructura afín del plano euclídeo (para poder sumar puntos y multiplicar por escalares, y no salirse del espacio). Por ejemplo, con la aplicación f anterior no se puede escribir f:X\rightarrow X con X=\{0\}\cup [1,2].

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