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> Dimensión, Uno a bote pronto
coquitao
mensaje Apr 2 2009, 01:13 PM
Publicado: #1


Dios Matemático Supremo
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¿Cuál es la dimensión de TEX: $\mathbb{R}$ como espacio vectorial sobre TEX: $\mathbb{Q}$?

Saludos.


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DressedToKill
mensaje Nov 7 2009, 05:53 PM
Publicado: #2


Dios Matemático Supremo
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Es infinito.

La forma usual de demostrarlo (supongo) es considerar el conjunto TEX: $\{1, \pi, \pi^2, \cdots, \pi^n\}$. El conjunto anterior es LI para cualquier n, pues en caso contrario tendríamos que TEX: $\pi$ es solución de algún polinomio en TEX: $\mathbb{Q}$, pero muchos libros nos dicen que TEX: $\pi$ es trascendente, lo que sería una contradicción.

Por lo anterior, no puede haber una base finita y de ahí que la dimensión es infinito.


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coquitao
mensaje Nov 7 2009, 06:07 PM
Publicado: #3


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Buena, Dressed. Igual se puede mejorar un tanto, ¿no? Podríamos cambiar TEX: $\pi$ por otro número cuya trascendencia sea más fácil de obtener, ¿no? e viene a la mente de inmediato, pero su trascendencia tampoco queda al tiro. ¿Quién se anima a subir una prueba totalmente autocontenida de este desafío? Otro punto a considerar, ¿podemos hacer la demostración independiente del conocimiento de que el número fulano es trascendente?


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Kaissa
mensaje Nov 7 2009, 08:09 PM
Publicado: #4


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TEX: $ $\\<br />Lema 1: Existen n\'umeros trascendentes.\\<br />Dem: facilita, los n\'umeros algebraicos son numerables, pero los reales no.\\<br />$ $\\<br />Sea $t\in\mathbb{R}$ un trascendente cualquiera; entonces claramente la igualdad $\displaystyle\sum_{k=0}^{n}q_{k}t^{k}=0$ no se puede cumplir cuando alguno de los $q_{k}\in\mathbb{Q}$ es no nulo ($t$ ser\'ia algebraico).\\<br />Por tanto $[\mathbb{R}:\mathbb{Q}]=\infty$.<br />$ $\\<br />Espero no se me haya indo nada.

Mensaje modificado por Kaissa el Nov 7 2009, 08:11 PM


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coquitao
mensaje Nov 7 2009, 08:47 PM
Publicado: #5


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Y bien, he ahí una solución más. Muy buena, Kaissa.


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daglnn0x0
mensaje Nov 19 2009, 10:08 AM
Publicado: #6


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Más simple aún; si TEX: $\mathbb{R}$ tuviera dimensión finita n, tendríamos que TEX: $\mathbb{R} \cong \mathbb{Q}^n$,  contradicción pues TEX: $\mathbb{Q}^n$ es numerable.
De hecho, TEX:  $\mathbb{R}$  como TEX:  $\mathbb{Q}$  espacio vectorial no posee una base numerable. De serlo, basta considerar la aplicación inyectiva TEX: $ \varphi :\mathbb{R}\rightarrow \bigcup_{n\in\mathbb{N}}\mathbb{Q}^n, x \rightarrow (\alpha_{1}, ... ,\alpha_{n})$     , donde n es el mayor entero tal que TEX:  $\alpha_{n}$  es no nulo y los TEX:  $\alpha_{i}$  son los coeficientes de los elementos de la base. Como el conjunto de llegada de la función es numerable, se tiene una contradicción.






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coquitao
mensaje Dec 4 2009, 01:25 AM
Publicado: #7


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CITA(daglnn0x0 @ Nov 19 2009, 10:08 AM) *
Más simple aún; si TEX: $\mathbb{R}$ tuviera dimensión finita n, tendríamos que TEX: $\mathbb{R} \cong \mathbb{Q}^n$,  contradicción pues TEX: $\mathbb{Q}^n$ es numerable.


Excelente respuesta, estimado daglnn0x0...

CITA(daglnn0x0 @ Nov 19 2009, 10:08 AM) *
De hecho, TEX:  $\mathbb{R}$  como TEX:  $\mathbb{Q}$  espacio vectorial no posee una base numerable. De serlo, basta considerar la aplicación inyectiva TEX: $ \varphi :\mathbb{R}\rightarrow \bigcup_{n\in\mathbb{N}}\mathbb{Q}^n, x \rightarrow (\alpha_{1}, ... ,\alpha_{n})$     , donde n es el mayor entero tal que TEX:  $\alpha_{n}$  es no nulo y los TEX:  $\alpha_{i}$  son los coeficientes de los elementos de la base. Como el conjunto de llegada de la función es numerable, se tiene una contradicción.


Excelente, excelente, excelente... jpt_chileno.gif


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coquitao
mensaje Mar 24 2010, 10:21 PM
Publicado: #8


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Denotemos con P al conjunto de números primos (positivos). Una alternativa de solución más consiste en emplear el TFA para demostrar que el conjunto TEX: $\{\log p: p \in \mathbf{P} \}$ es un subconjunto linealmente independiente de los reales (considerando que el campo subyacente al espacio es TEX: $\mathbb{Q}$). Así, de la infinitud de P se tendría que el grado de la extensión TEX: $[\mathbb{R}: \mathbb{Q}]$ no puede ser finito. QED.


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