Na matemática, em especial, na topologia, um conjunto perfeito é um conjunto fechado formado apenas por pontos de acumulação.[1] Equivalentemente, um conjunto é dito perfeito se for fechado e não possui pontos isolados. Com isto temos que todo ponto de um conjunto perfeito pode ser aproximado por outros pontos deste mesmo conjunto perfeito, isto é, dados um ponto e uma vizinhança deste, existe um outro ponto nesta vizinhança.
Exemplos
Conjunto dos reais
O conjunto
dos números reais é um conjunto perfeito.
Demonstração.
É sabido que
é um conjunto fechado, portanto, basta mostrarmos que este não contém pontos isolados. Para tal, considere
e
, temos que
e
está na vizinhança de
com raio
. Logo, temos que
não é um ponto isolado. Portanto,
é um conjunto perfeito.
Intervalos fechados
Todo intervalo fechado
é um conjunto perfeito.
Demonstração
Dado um intervalo fechado
, temos que
não contém pontos isolados, pois caso contrário
conteria pontos isolados. Logo,
é um conjunto perfeito.
Teorema
Dado um ponto
de um conjunto perfeito
, temos que existe uma sequência
tal que,
, para todo
inteiro positivo e
.
Demonstração
Como todo ponto de
é ponto limite, o resultado segue imediatamente. Porém, podemos construir tal sequência da seguinte forma. Dado
, temos que existe
. Indutivamente, dado um inteiro positivo
, seja
, temos que existe
. Note que a sequência
converge para zero, o que implica que, para dado
, existe um inteiro positivo
tal que, para todo
,
. Porém, como
, temos que
, o que garante que
.
Teorema
Se um conjunto
é perfeito em
e não é um conjunto vazio, então
não é enumerável.
Demonstração
Como
é perfeito, temos que
é formado por pontos limites, de modo que
é um conjunto infinito. Suponhamos, por absurdo, que
seja um conjunto enumerável. Considere, portanto,
, seus elementos. Considere
, de modo que o fecho de
é
. Considere, para os inteiros
, as vizinhanças
satisfazendo o seguinte.
(i)
.
(ii)
.
(iii)
.
O item (iii) garante que esta construção pode ser feita indutivamente.
Agora, considere
. Como
é fechado e limitado, temos que
é um conjunto compacto. Como
, temos que nenhum ponto de
pertence a
. Como
, temos que
. Porém, pelo item (iii) temos que
, pelo item (i) temos que
. Porém, isto é uma contradição.
Referências
- ↑ Rudin, Walter (1976). Principles of Mathematical Analysis Terceira ed. [S.l.]: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-054235-8