Espacios topológicos · Definición
Cerradura de un conjunto
Antes de empezar necesitas conocer
La cerradura completa un conjunto con todos los puntos a los que se puede llegar desde él sin salir de la topología: añade lo que el conjunto «toca».
Definición
La cerradura \(\overline{A}\) de un subconjunto \(A\) de un espacio topológico \((X,\mathcal{T})\) es el menor cerrado \(F\) de \(X\) que contiene a \(A\).
Un punto \(x\) está en \(\overline{A}\) exactamente cuando todo abierto que contiene a \(x\) corta a \(A\). Por eso en \(\mathbb{R}\) usual \(\overline{(0,1)}=[0,1]\): los extremos se agregan porque cualquier intervalo alrededor de ellos toca el conjunto. Del mismo modo \(\overline{\mathbb{Q}}=\mathbb{R}\), pues todo intervalo contiene racionales.
Siempre \(A\subseteq\overline{A}\), y \(\overline{A}=A\) si y solo si \(A\) es cerrado. Además \(\overline{\overline{A}}=\overline{A}\), \(A\subseteq B\) implica \(\overline{A}\subseteq\overline{B}\) y \(\overline{A\cup B}=\overline{A}\cup\overline{B}\). Con la intersección solo vale \(\overline{A\cap B}\subseteq\overline{A}\cap\overline{B}\), y la inclusión puede ser estricta: con \((0,1)\) y \((1,2)\) el lado izquierdo es vacío y el derecho es \(\{1\}\).
La cerradura depende de la topología: en la discreta \(\overline{A}=A\); en la trivial, todo conjunto no vacío tiene cerradura \(X\). Se relaciona con el interior por dualidad, \(X\setminus\overline{A}=\operatorname{int}(X\setminus A)\), y junto con él define la frontera. Un error típico es creer que la cerradura solo añade puntos de «borde» visibles: en un espacio finito puede agregar puntos de maneras poco intuitivas.
Para pensar
Calcula \(\overline{\mathbb{Z}}\) en \(\mathbb{R}\) con la topología usual.
\(\mathbb{Z}\): es cerrado, pues su complemento es unión de intervalos abiertos \((n,n+1)\).
¿Cómo se relaciona \(\overline{A}\) con \(\operatorname{int}(X\setminus A)\)?
Son complementarios: \(X\setminus\overline{A}=\operatorname{int}(X\setminus A)\).
Ejercicios 10
- En \(X=\{1,2,3\}\) con \(\mathcal{T}=\{\varnothing,\{1\},\{1,2\},\{1,2,3\}\}\), ¿cuál es la cerradura de \(\{3\}\)?
- En \(X=\{1,2,3\}\) con \(\mathcal{T}=\{\varnothing,\{1\},\{1,2\},\{1,2,3\}\}\), ¿cuál es la cerradura de \(\{2\}\)?
- En \(X=\{a,b,c,d\}\) con \(\mathcal{T}=\{\varnothing,\{a\},\{b\},\{a,b\},\{a,b,c\},\{a,b,c,d\}\}\), ¿cuál es la cerradura de \(\{a,b\}\)?
- En \(X=\{1,2,3,4\}\) con \(\mathcal{T}=\{\varnothing,\{1\},\{3\},\{1,3\},\{1,2,3\},\{1,3,4\},\{1,2,3,4\}\}\), ¿cuál es la cerradura de \(\{1,2\}\)?
- En \(\mathbb{R}\) con la topología usual, ¿cuál es la cerradura de \((0,1)\)?
- En \(\mathbb{R}\) con la topología usual, ¿cuál es la cerradura de \(\mathbb{Q}\)?
- Sea \(A\) un subconjunto de un espacio topológico \(X\). ¿Cuál afirmación es verdadera?
- En \(\mathbb{R}\) usual, sean \(A=(0,1)\) y \(B=(1,2)\). ¿Cuál es \(\overline{A}\cap\overline{B}\)?
- En un espacio con la topología trivial \(\{\varnothing,X\}\), ¿cuál es la cerradura de un subconjunto no vacío \(A\)?
- En \(X=\{1,2,3,4\}\) con \(\mathcal{T}=\{\varnothing,\{2\},\{3,4\},\{2,3,4\},\{1,2,3,4\}\}\), ¿cuál es la cerradura de \(\{3\}\)?
Después de esto
Relacionados
Referencias
- James R. Munkres, Topology, 2nd edition, Pearson, 2000. §17
- Bert Mendelson, Introduction to Topology, 3rd edition, Dover Publications, 1990. cap. 3