17/11/08 18:40:02.50 NUCx5GNv.net
以下は R の任意の区間が連結であることの証明です。
「P は I の開集合、したがって R のある開集合と I との共通部分であるから」
は
「P は I の開集合であるから」
ではなぜ駄目なのでしょうか？
R の任意の区間が連結であることを示す。
I を R の任意の区間とする。 I が2つの空でない I の開集合 P, Q の直和に分割されたと仮定して、矛盾を導こう。
P, Q からそれぞれ1つの点 a, b をとれば、 a ≠ b であるから a < b または a > b .どちらでも同じことであるから
a < b と仮定する。
I は区間であるから、もちろん [a,b] ⊂ I である。いま M = [a, b] ∩ P とおく。そのとき a ∈ M であるから
M ≠ 空集合 で、 b は M の1つの上界であるから、 sup M = c が存在して a ≦ c ≦ b である。
c ∈ I であるから c ∈ P または c ∈ Q .もし c ∈ P ならば、 c < b で、 P は I の開集合、したがって R の
ある開集合と I との共通部分であるから、 ε > 0 を十分小さくとれば、 c < c + ε < b, c + ε ∈ P となる。
よって c + ε ∈ Mとなるが、これは c が M の上界であることに反する。