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Hi.


Es sind (M_1,d_1) und (M_2, d_2) metrische Räume mit Metriken d_1 und d_2.

Dann ist (M_1 x M_2, d) mit der Metrik

d := d1 + d2 auch ein metrischer Raum.

Ich sollte dann zeigen, das wenn zwei Teilmengen Y_1 ⊆ M_1 und Y_2 ⊆ M_2  offen sind, das dann auch das kartesische Produkt Y_1 x Y_2 ⊆ M_1 x M_2 offen ist.

Meine Idee:

Da Y_1 und Y_2 offen sind, gibt es r_1, r_2 > 0, s.d. Br_1(y_1) ⊆ Y_1 & Br_2(y_2) ⊆Y_2 ist für jedes y_1,y_2 aus Y_1 bzw. Y_2. Dann ist also auch für (y_1,y_2) aus Y_1 x Y_2:

Br_1(y_1) x Br_2(y_2) ⊆ Y_1 x Y_2.


Wäre der Beweis so richtig?

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Dann ist also auch für (y_1,y_2) aus Y_1 x Y_2:

Br_1(y_1) x Br_2(y_2) ⊆ Y_1 x Y_2.

Soweit richtig.

Du sollst aber zeigen, dass es ein r>0 gibt, so dass

        Br((y_1, y_2)) ⊆ Y_1 x Y_2

ist.

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Okay ich wähle r = r1 + r2, sodass die Menge B_r(y1,y2) ist ja die Menge {(a1,a2) | d((a1,a2),(y1,y2) < r} = {(a1,a2) | d(a1,y1) + d(a2,y2) < r } = {(a1,a2) | d(a1,y1) < r1 und d(a2,y2) < r2} = Br1(y1) x Br2 (y2) ist oder?

Okay ich wähle r = r1 + r2,

Das funktioniert nicht.

Du musst ja zu jedem \((y_1,y_2)\in Y_1 \times Y_2\) ein passendes \(r > 0\) so wählen, dass \(B_{r}((y_1,y_2))\subseteq Y_1\times Y_2\) ist.

Wenn du \(r\) mit der Strategie wählst, dass du \(r_1,r_2>0\) mit \(B_{r_1}(y_1) \subseteq Y_1 \) und \( B_{r_2}(y_2) \subseteq Y_2 \) wählst und dann einfach \(r = r_1+r_2\) setzt, dann kann es passieren, dass \(B_{r}((y_1,y_2))\not\subseteq Y_1\times Y_2\) ist.

Beispiel. Seien \(M_1 = M_2 = \mathbb{R}\) mit dem euklidischen Abstand als Metrik.

Ferner seien

        \(\begin{aligned}Y_1 &= Y_2 = (-1,1)\text{,}\\y_1&=0\text{,}\\y_2 &= \frac{1}{2}\text{.}\end{aligned}\).

Dann ist

        \(\displaystyle B_{\frac{3}{4}}(y_1) \subseteq Y_1\) und \(\displaystyle B_{\frac{1}{4}}(y_2) \subseteq Y_2\),

aber

        \(\displaystyle B_{\frac{3}{4}+\frac{1}{4}}((y_1,y_2)) = B_1((y_1,y_2))\not\subseteq Y_1\times Y_2\)

weil zwar

        \(\begin{aligned}&d\left((y_1,y_2), \left(0,\frac{5}{4}\right)\right)\\ =\,& d_1(0,y_1)+d_2\left(\frac{5}{4}, y_2\right)\\ =\,& \left|0-y_1\right| + \left|\frac{5}{4} - y_2\right|\\ =\,&\frac{3}{4}\\ <\,&1\end{aligned}\)

und somit

        \(\displaystyle \left(0,\frac{5}{4}\right) \in B_1((y_1,y_2))\)

ist, aber

        \(\displaystyle \left(0,\frac{5}{4}\right)\notin Y_1\times Y_2\)

wegen \(\frac{5}{4}\notin Y_2\) ist.

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