Консультация № 177807
11.04.2010, 09:39
42.84 руб.
0 10 1
Уважаемые, эксперты,здравствуйте! Возникло недопонимание,нуждаюсь в разъянении и вашей помощи. Заранее благодарен!

Задача:
Пусть α(альфа)-иррациональное число.Доказать что множество {αn(mod1)} при n=1,2.... всюду плотно на отрезке [0,1].
Решение:
Прежде всего отметим, что все точки множества лежат в интервале и различны при различных n:
1) αn=0 mod(1) <---> αn = целое ---> α=целое/n (противоречит иррациональности α)
2) αn=1 mod(1) <---> αn = 1 + целое ---> α=(1+целое)/n (противоречит иррациональности α)
3) если αn=αm mod(1) при n≠m, то αn=αm + целое --->α=(целое)/(n-m) (противоречит иррациональности α)

Пусть δ>0. Разобъем отрезок [0;1] на N равных частей так, чтобы длина каждого отрезка разбиения была меньше δ. Так как все точки рассматриваемого множества различны, то в интервале (0;1) находится бесконечное множество различных точек, следовательно хотя бы на одном отрезке разбиения [k/N;(k+1)/N] найдутся по крайней мере две различных точки нашего множества, т.е.
αn-m∈[k/N;(k+1)/N]
αs-p∈[k/N;(k+1)/N]
при некоторых целых n,m,s,p,k. Тогда расстояние между этими точками не более длины отрезка, которая меньше δ, т.е.
(αn-m∈[k/N;(k+1)/N])-(αs-p∈[k/N;(k+1)/N]) <δ
или, полагая t=n-s, получаем, что
x=(αt mod(1) <δ
Но тогда кратные x (x,2x,3x,...) являются точками нашего множества, располагающимися вдоль [0,1] с шагом меньшим δ. Отсюда следует, что для любой точки y отрезка [0;1] найдется точка нашего множества, которая удалена от y меньше, чем на δ. Это и означает, что рассмтриваемое множество всюду плотно.

Вопрос заключается в следующем: достаточно ли чтобы хотя бы на одном отрезке разбиения [k/N;(k+1)/N] нашлось две по крайней мере различные точки нашего множества,для того чтобы рассматриваемое множество было всюду плотным???
Задача: доказать,что для каждого отрезка разбиения [k/N;(k+1)/N] найдется две по крайней мере различные точки нашего множества,для того чтобы рассматриваемое множество было всюду.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
11.04.2010, 09:57
общий
Ankden:
Что то я совсем не понял смысла вопроса. Для того, чтобы множество было всюду плотным достаточно чтобы на каждом отрезке [k/N;(k+1)/N] находилось по одной точке множества. Зачем понадобилось две точки? Если одной точки достаточно, то двух тем более.

P.S. Так как величина N произвольна, то увеличив ее, например в 10 раз, вы получите длину отрезка в 10 раз меньше. На каждом таком отрезке находится по одной точке множества. Следовательно, на всех исходных отрезках [k/N;(k+1)/N] (до увеличения N) находится не менее 10 точек нашего множество и т.д. Так можно доказать, что на каждом отрезке [k/N;(k+1)/N] находится как угодно много точек нашего множества.
Неизвестный
11.04.2010, 14:14
общий
"следовательно хотя бы на одном отрезке разбиения [k/N;(k+1)/N] найдутся по крайней мере две различных точки нашего множества" А нам ведь нужно чтобы на каждом (а у нас хотя бы на одном)отрезке нашлась хотя бы одна точка нашего множества??! Подсажите как доказать это ?

давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
11.04.2010, 14:39
общий
Ankden:
Вы конец доказательства смотрели:
кратные x (x,2x,3x,...) являются точками нашего множества, располагающимися вдоль [0,1] с шагом меньшим δ

Любая точка M отрезка попадает между некоторыми двумя такими соседними точками. Следовательно, расстояние от M до любой из них меньше δ.
Неизвестный
11.04.2010, 17:22
общий
Спасибо!!!
давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
12.04.2010, 14:10
общий
это ответ
Здравствуйте, Ankden.
Раз оказалось то, что нужно, то пишу это в ответ:

Вот конец доказательства:
кратные x (x,2x,3x,...) являются точками нашего множества, располагающимися вдоль [0,1] с шагом меньшим δ


Любая точка M отрезка попадает между некоторыми двумя такими соседними точками. Следовательно, расстояние от M до любой из них меньше δ.
5
Неизвестный
16.04.2010, 18:06
общий
Извините за назойливость, приходится еще раз уточнить (ибо я очень глупый ) :
(αn-m∈[k/N;(k+1)/N])-(αs-p∈[k/N;(k+1)/N]) <δ
или, полагая t=n-s, получаем, что
Можно ли этот переход обьяснить более подробно
x=(αt mod(1) <δ и почему отсюда следует вот это:

Но тогда кратные x (x,2x,3x,...) являются точками нашего множества, располагающимися вдоль [0,1] с шагом меньшим δ.
давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
16.04.2010, 21:01
общий
Ankden:
1)У нас есть две точки αn-m и αs-p, принадлежащие одному отрезку [k/N;(k+1)/N], длина которого меньше δ.
Расстояние между двумя точками отрезка всегда не превосходит его длины, поэтому
|(αn-m)-(αs-p)|<δ.
Далее, так как p-m - целое, то
(αn-m)-(αs-p)=α(n-s)+p-m=α(n-s) mod (1)
и если n-s=t, то (αn-m)-(αs-p)=αt mod (1)

2) Расстояние между соседними точками nx и (n+1)x равно (n+1)x-nx=x<δ
Неизвестный
16.04.2010, 22:03
общий
1)αt mod (1) - это расстояние между двумя точками αn-m и αs-p, принадлежащие одному отрезку [k/N;(k+1)/N], длина которого меньше δ верно??
2)Расстояние между соседними точками (на всем отрезке [0,1 ] ?? nx и (n+1)x равно (n+1)x-nx=x (это уже соседние точки на всем отрезке [0,1 ] ??) откуда следует что оно <δ?
давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
16.04.2010, 23:17
общий
Ankden:
1) x=αt mod (1) это точка нашего множества, плотность которого мы доказываем. Здесь фиксируется предпоследний этап доказательства - существование точки x нашего множества, для которой x<δ.

2) Рассматриваются только те кратные точки x, которые лежат на [0,1] без взятия модуля - другие не нужны.

3)
откуда следует что оно <δ?

Потому, что x<δ.
Неизвестный
17.04.2010, 17:47
общий
спасибо!!!
Форма ответа