题目
(x,y)neq (a,b)} 是否相同?-|||-3.证明:当且仅当存在各点互不相同的点列 {P)_(n)} CE _(n)neq (P)_(0), lim _(narrow infty )(P)_(n)=(P)_(0) 时,P0是E的聚点.-|||-4.证明:闭域必为闭集.举例说明反之不真.-|||-5.对任何点集SC R^2,导集S"亦为闭集.-|||-6.证明:点列(Pn(xn,yn))收敛于P0 (x0,y0)的充要条件是 lim (x)_(n)=(x)_(0) 和 lim (y)_(n)=(y)_(0)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查闭集与闭域的关系,以及闭集的定义与性质。需要明确闭域是闭集的证明思路,同时理解闭集不一定是闭域的反例构造。
解题核心:
- 闭域的定义:闭域是既闭又紧的集合(在欧几里得空间中,闭域即有界闭集)。
- 闭集的定义:包含所有聚点的集合。
- 关键思路:闭域作为有界闭集,必然满足闭集的条件;但闭集可以无界,因此反例需构造一个无界的闭集。
破题关键:
- 正向证明:利用闭域的有界性和闭集的定义,结合聚点定理。
- 反例构造:寻找一个无界的闭集(如射线、闭球的补集等)。
第(1)题:证明闭域必为闭集
步骤1:明确闭域与闭集的关系
闭域是有界闭集,而闭集是包含所有聚点的集合。因此,闭域的有界性是额外条件。
步骤2:应用聚点定理
在欧几里得空间中,有界无限点集必有收敛子列(聚点定理)。闭域作为有界闭集,若点列在闭域中收敛,则极限点必属于该闭域(因闭域是闭集),故闭域是闭集。
步骤3:形式化证明
设闭域 $D$ 中任意点列 $\{P_n\}$ 收敛于 $P_0$,则 $P_0$ 必属于 $D$(因 $D$ 是闭集且有界)。因此 $D$ 是闭集。
第(2)题:举例说明闭集不一定是闭域
步骤1:构造无界闭集
例如,集合 $E = \{(x, y) \in \mathbb{R}^2 \mid y = 0, x \geq 0\}$(非负 $x$ 轴)是闭集,但不是闭域。
步骤2:验证闭集性质
$E$ 是闭集,因为它是闭区间的直积($\mathbb{R} \times \{0\}$ 的子集),且包含所有聚点。
步骤3:说明非闭域原因
$E$ 是无界的(沿 $x$ 轴无限延伸),而闭域要求有界,因此 $E$ 不是闭域。