diff --git a/chapters/chapter-01-reali.tex b/chapters/chapter-01-reali.tex index 412f057..4415b17 100644 --- a/chapters/chapter-01-reali.tex +++ b/chapters/chapter-01-reali.tex @@ -4409,16 +4409,43 @@ \subsection{teorema di isomorfismo} \begin{theorem}[estensione monotòna] \label{th:estensione_monotona} -Siano $I$ e $J$ insiemi totalmente ordinati e sia -$D\subset I$ un insieme denso. -Sia $f\colon D\to J$ una funzione crescente. -Se $f(D)$ è denso in $J$ e se l'ordinamento di $J$ -è continuo, allora esiste -una unica funzione crescente $\tilde f\colon I\to J$ +Siano $I$ e $J$ insiemi totalmente ordinati e supponiamo che l'ordinamento +di $I$ sia continuo. +Sia $D\subset I$ un sottoinsieme tale che +per ogni $x \in I$ esistano $a,b\in D$ tali che $a\le x\le b$. +Sia $f\colon D\to J$ una funzione crescente (o decrescente). +Se $f(D)$ è denso in $J$ allora esiste +una unica funzione crescente (o decrescente) $\tilde f\colon I\to J$ tale che $\tilde f(x) = f(x)$ per $x\in D$. \end{theorem} \begin{proof} -********** WIP ************* +Facciamo la dimostrazione nel caso in cui $f$ è crescente. +Fissato $x\in I$ definiamo i seguenti sottoinsiemi di $J$: +\[ + A_x = \ENCLOSE{f(t)\colon t\in D, t\le x}, + \qquad + B_x = \ENCLOSE{f(t)\colon t\in D, t\ge x}. +\] +l'ipotesi su $D$ garantisce che esistano $a,b\in D$ con $a\le x \le b$ +e dunque $A_x$ e $B_x$ non sono vuoti in quanto +$f(a)\in A_x$ e $f(b)\in B_x$. +Inoltre $A_x \le B_x$ (sono separati ovvero per ogni $a\in A_x$ e $b\in B_x$ +si ha $a\le b$) grazie alla monotonia crescente di $f$. +Affinché $\tilde f$ sia crescente +e coincida con $f$ su $D$ si deve necessariamente avere +$A_x \le \tilde f(x) \le B_x$ +(ovvero $\tilde f(x)$ deve essere un elemento di separazione). +Visto che l'ordinamento di $J$ è continuo +un elemento di separazione esiste certamente, +vogliamo però dimostrare che tale elemento è unico. + +Se per assurdo esistessero $y,z\in J$ tali che $A_x\le y0$ -se $a \le x \le b$ con $a,b$ frazioni, -per la monotonia -dovremo necessariamente avere che $\phi(x)$ è -compreso tra $\phi(a)$ e $\phi(b)$. -Dunque $\phi(x)$ deve essere elemento di separazione -dei due insiemi: -\[ -A = \ENCLOSE{k \cdot \frac v n \colon k,n\in \NN, n\neq 0, k\cdot \frac u n \le x },\qquad -B = \ENCLOSE{k \cdot \frac v n \colon k,n\in \NN, n\neq 0, k\cdot \frac u n \ge x}. -\] -Effettivamente questi insiemi sono separati -perché se $k\cdot \frac u n \le k'\cdot \frac u {n'}$ allora $kn'\le k'n$ -e di conseguenza $k\cdot \frac v n \le k' \cdot \frac v {n'}$. -Dunque per l'ipotesi di continuità di $S$ -possiamo trovare almeno un elemento di separazione $s\in R$ -tale che $A\le s \le B$. - -E tale elemento è unico in quanto se ci fossero due elementi di separazione, -$y_1y_1\ge A$, -analogamente se fosse $k\frac u n \ge x$ -si avrebbe un elemento di $B$ che è strettamente più piccolo di $y_2\le B$. - -Dunque $\phi(x)$ è univocamente determinata dall'essere elemento di -separazione degli insiemi $A$ e $B$. -Ponendo poi $\phi(-x) = -\phi(x)$ abbiamo univocamente definito $\phi$ -su tutto $R$. -Osserviamo che se $x=k\cdot \frac u n$ (con $k,n\in \NN$, $n\neq 0$) -allora $k\cdot \frac v n \in A\cap B$ e quindi abbiamo effettivamente -definito $\phi\enclose{k\cdot \frac u n} = k\cdot \frac v n$ estendendo la definizione -già data nei passi precedenti. +Ma $k\cdot \frac v n = \phi(k\cdot \frac u n)$ e quindi abbiamo dimostrato +che $\phi(D)$ è denso in $S$. + +Abbiamo quindi verificato che $\phi$ può essere estesa ad una funzione +crescente definita su tutto $R$. Dobbiamo ora verificare che effettivamente $\phi$ verifica le proprietà richieste. -\emph{Passo 4: monotonia.} -Per prima cosa dimostriamo che $\phi$ risulta essere crescente. -Prendiamo $x,y\in R$ con $00$ si ha $(k+1)\cdot \frac v n > k\cdot \frac v n$ -e quindi $\phi(x) < \phi(y)$. -Passando agli opposti la verifica si estende facilmente al caso in cui $x0$ si ha $(k+1)\cdot \frac v n > k\cdot \frac v n$ +%e quindi $\phi(x) < \phi(y)$. +%Passando agli opposti la verifica si estende facilmente al caso in cui $x0$ e $y>0$, gli altri casi verranno di conseguenza. @@ -4645,7 +4650,7 @@ \subsection{teorema di isomorfismo} ovvero vale la proprietà di omomorfismo $\phi(x+y)=\phi(x) + \phi(y)$ e anche $\phi(x+y) = \phi(y) + \phi(x)$. -\emph{Passo 6: isomorfismo.} +\emph{Passo 5: isomorfismo.} L'ultima proprietà che ci resta da dimostrare è che se $v > 0$ allora $\phi\colon R\to S$ risulta essere iniettiva e suriettiva. @@ -4678,7 +4683,7 @@ \subsection{teorema di isomorfismo} invertendo opportunamente le disuguaglianze nel gruppo ordinato $S$. Oppure ci si può ricondurre al caso $v\ge 0$ considerando l'omomorfismo positivo che manda $u$ in $-v$ e invertendone il segno. -Le proprietà algebriche rimangono invariante mentre la monotonia si inverte. +Le proprietà algebriche rimangono invariate mentre la monotonia si inverte. \end{proof} \begin{theorem}[commutatività]