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【集合・位相】二点のε近傍の共通部分が空であることの証明

ここでは二点のε近傍の共通部分が空であることの証明をします。
問の詳細は下を見てください。

2点x,yに対して、x\neq y,d\left( x,y\right) =\varepsilonとする・・・(i)
このとき、
U\left( x,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) \cap U\left( y,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) =\phi
である。

解(ヒント)

※ヒント(流れ)を載せていきます。
とはいえ、全部繋げれば解になりますので、わからない場合はそうしてください。

①まずは背理法を使います。
U\left( x,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) \cap U\left( y,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) \neq \phi
としましょう。

②すると、
z\in U\left( x,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) \cap U\left( y,\dfrac{\varepsilon }{2}\right)
となるzが取れます。

z\in U\left( x,\dfrac{\varepsilon }{2}\right)なので、
d\left( x,z\right) <\dfrac{\varepsilon }{2}となります。

④次に③と同じようにyもします。
結果、d\left( x,y\right) <\varepsilonとなるのですが、仮定(i)に矛盾します。

⑤よって、
U\left( x,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) \cap U\left( y,\dfrac{\varepsilon }{2}\right) =\phi
であることがわかりました。

※④に関しては、一部省略しています。簡単なので練習にでも。

おわりに

最後に、集合位相のおすすめ本を紹介します。
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