Revista Ciencia

Un lema sobre conjuntos diferentes

Publicado el 14 junio 2011 por Eliatron

Ahora mismo estoy ejerciendo de referee (revisor o como queráis llamarlo) para un artículo y, lógicamente, estoy teniendo que leer bastantes papers para la ocasión.
Uno de ellos es un precioso artículo de Aron, Gurary y Seoane-Sepúlveda titulado Lineability and spaceability of sets of functions on Un lema sobre conjuntos diferentes y que se puede encontrar en Proc. Amer. Math Soc. 133 (2005), nº 3, 795-803. Ya lo conocía, y, probablemente, hablaré más de él en el futuro. Pero ahora me he fijado en un curioso lema técnico de teoría de conjuntos que, a primera vista, meresultó un tanto curioso, así que os lo dejo, con la demostración que obtuve y que también me resultó curiosa.
Lema: Si tenemos Un lema sobre conjuntos diferentes conjuntos Un lema sobre conjuntos diferentes todos ellos diferentes, arbitrarios y no vacíos, entonces seguro que existe uno de ellos Un lema sobre conjuntos diferentes tal que Un lema sobre conjuntos diferentes Un lema sobre conjuntos diferentes.
Para que todos nos entendamos, si Un lema sobre conjuntos diferentes y Un lema sobre conjuntos diferentes son dos conjuntos, entonces la diferencia entre ellos esUn lema sobre conjuntos diferentes. Por lo tanto, se cumple que si Un lema sobre conjuntos diferentes entonces tiene que cumplirse que Un lema sobre conjuntos diferentes. Además, se puede decir que Un lema sobre conjuntos diferentes si y sólo si Un lema sobre conjuntos diferentes.
En resumen, el lema nos dice que en las condiciones que plantea, seguro que uno de los conjuntos en concreto no puede estar totalmente contenido en ninguno de los otros. Aquí os dejo mi demostración.

Demostración: Vamos a hacerlo por reducción al absurdo. Supongamos que la tesis no es cierta, es decir, que dado cualquiera de los conjuntos Un lema sobre conjuntos diferentes, siempre podemos encontrar otro diferente Un lema sobre conjuntos diferentes (con Un lema sobre conjuntos diferentes) tal que Un lema sobre conjuntos diferentes, o lo que es lo mismo, Un lema sobre conjuntos diferentes. Vamos allá.
Tomemos el primer conjunto Un lema sobre conjuntos diferentes, entonces debe existir otro diferente en el que esté contenido. Para no liar las cosas, vamos a renombrar a ese conjunto y lo vamos a llamar Un lema sobre conjuntos diferentes. Es decir, tenemos que Un lema sobre conjuntos diferentes.
Ahora tomamos Un lema sobre conjuntos diferentes. Debe existir otro conjunto diferente en el que esté contenido. Si este conjunto fuese Un lema sobre conjuntos diferentes, entonces tendríamos que Un lema sobre conjuntos diferentes, pero como también tenemos que Un lema sobre conjuntos diferentes, resulta que Un lema sobre conjuntos diferentes, lo que es imposible, ya que los conjuntos eran todos diferentes. Así que el conjunto en el que está contenido Un lema sobre conjuntos diferentes no puede ser Un lema sobre conjuntos diferentes. Pues nada, volvamos a renombrar a este último y será Un lema sobre conjuntos diferentes el que contenga a Un lema sobre conjuntos diferentes. Con lo que tenemos Un lema sobre conjuntos diferentes.
Ahora partimos de Un lema sobre conjuntos diferentes y tiene que haber un conjunto que lo contenga. Igual que antes, este conjunto no puede ser ni Un lema sobre conjuntos diferentes (entonces sería Un lema sobre conjuntos diferentes) ni Un lema sobre conjuntos diferentes (entonces Un lema sobre conjuntos diferentes). Así que llamamos Un lema sobre conjuntos diferentes al que contiene a Un lema sobre conjuntos diferentes y tendremos que  Un lema sobre conjuntos diferentes.
Así sucesivamente, renombrando todos los conjuntos, llegaremos en Un lema sobre conjuntos diferentes pasos a que Un lema sobre conjuntos diferentes. Pero ahora, si tomamos Un lema sobre conjuntos diferentes como conjunto, resulta que no puede estar contenido en ningún otro, lo que nos lleva a contradicción.
Así que la tesis del lema debe ser cierta.
En fin, sólo quería compartir con vosotros esta pequeña demostración que, en cierto modo, me ha recordado al principio del palomar, no sé muy bien por qué.
Tito Eliatron Dixit 
 


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