定義:《実数の集合》の孤立点 isolated point


ビギナー向け「孤立点」定義 

厳密な「孤立点」定義

  → 距離のみを用いた表現
  → 開区間を用いた表現
  → 近傍を用いた表現
  → 触点・集積点を用いた定義 
  → 元・集積点を用いた定義 


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【ビギナー向け】 きわめて感覚的な「孤立点」定義

・「実数aが『《実数の集合E》の孤立点である」とは、
  【条件1】 実数aそのものが、《Eに属す実数》であって、
  なおかつ 
  【条件2】 実数aの両隣(直前・直後の両方)が、《Eに属さない実数》である 
       (実数aは、《Eに属さない実数》に両隣から挟まれている)
 ということ。

孤立点感覚が馴染んだところで、《厳密な孤立点定義》への即時アップグレード推奨。
 この定義には、決定的な不備があるので。

 






【上記の「孤立点」定義の曖昧さ】

 ・自然数や整数のなかで考えるときは、自然数nの「直前」「直後」「両隣」は、ハッキリしている。
  たとえば、「3の直前」は2、「3の直後」は4、したがって、「3の両隣」は2と4、というように。

 ・ところが、実数の範囲に広げて考えると、実数aの「直前」「直後」「両隣」は、何を指すのか、不明確になってしまう。 
  たとえば、πの「直前」「直後」「両隣」とは、何を指すのだろう? 
     ・3は、πの「前」にはあるけれど、
         3よりは、3.1のほうが、πの「直前」には相応しい。
     ・しかし、3.1よりは、3.14のほうが、πの「直前」には相応しい。
     ・しかし、3.14よりは、3.145のほうが、πの「直前」には相応しい。
     ・しかし、3.145よりは、3.1459のほうが、πの「直前」には相応しい。
     :
     :
  こんな具合で、
  実数aの「直前」「直後」「両隣」は、確かにあるはずなのだけども、
  これだと思って捕まえようとした途端、もっと、実数aに近い「直前」「直後」「両隣」が必ず現れてくるので、
  どこまでいっても、どの実数実数aの「直前」「直後」「両隣」なのか、明示できなくなってしまうのだ。
  どの実数実数aの「直前」「直後」「両隣」なのか、明示できないということは、
   実数aの両隣(直前・直後)が、「Eに属さない実数」なのかどうかも、明示できない。
  だから、上記の定義に照らし合わせて、
  「実数aが『E孤立点である」がどうか判定しようとしても、
  その結果を明示することは出来ないということになる。

 ・こうした事態は、《切れ目がない》という実数の性質に起因する。
  実数には《切れ目がない》から、実数aの「直前」「直後」「両隣」にあたる実数は?という発想が不適切になるのだ。
  ならば、
  実数aの「直前」「直後」「両隣」ではなく、
  実数aの前後をカバーする《切れ目がない》ゾーンに着目すれば、
  もっと明確に「実数aが『E孤立点である」ということを定義できるのではないか。
  この発想で組み立てられたのが、下段の厳密な「孤立点」定義になる。









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厳密的な「孤立点」定義 〜 アイデアだけ 

実数aが『《実数の集合E》の孤立点である」とは、
 
 「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」をとった上で、
 「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」をある程度まで狭めると、

 「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」から《a以外のEに属す実数》が消え失せて、
 「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」にある《Eに属す実数》は、 実数a一個だけになる

 ということ。

操作化された厳密な「孤立点」定義

・上記アイデアの「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」を、
 操作化したのが、下記集積点定義。

 ・距離のみを用いて、「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」を操作化
  → 距離のみを用いた孤立点定義   

 ・開区間 を用いて、「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」を操作化
  → 開区間を用いた孤立点定義  

 ・近傍概念を用いて、「実数aの前後をまたぐ《切れ目のないゾーン》」を操作化
  → 近傍を用いた孤立点定義     

 ・触点・集積点を用いた孤立点定義  
 ・元・集積点を用いた孤立点定義 


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【性質】

   ・《Aの導集合 《Aの孤立点全体の集合》   [黒田『微分積分』問8.1.4(ii)(p.275):Rn一般]

 →孤立点と内点・外点・境界点との関係  
 →孤立点と触点・閉包との関係  



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