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习题 1.9

设 为度量空间, 为 的子集. 求证:

  1. ;

  2. ;

  3. ;

  4. .

举例说明第二个和第四个包含关系可以是严格的.

解答

解答使用 DeepSeek v3.2 Speciale 生成

解答

设 为度量空间,。


1. 证明 。

首先,由于 ,故 ;同理 ,从而 。

另一方面, 和 都是闭集,有限个闭集的并仍是闭集,因此 是闭集。又 ,而 是包含 的最小闭集,故 。

综上,。


2. 证明 。

因为 ,由闭包的单调性有 ;同理 ,故 。

该包含关系可以是严格的。例如取 ,,,则 ,,而 ,,,因此 。


3. 证明 。

若 ,则存在 使得 ,从而 且 ,因此 且 ,即 。

反之,若 ,则存在 使得 ,。取 ,则 且 ,故 ,即 。

因此等式成立。


4. 证明 。

若 ,则 或 。当 时,存在 使 ,故 ;当 时同理。因此 。

该包含关系可以是严格的。例如取 ,,,则 ,,。而 ,,显然 但 ,因此 。

证毕。