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证明:反证法,假设$X$是完备的度量空间,且是第一纲的,下面我们推出矛盾
由于$X$是第一纲的,则$X$可表示为可数个疏朗集的并,不妨设$X = \bigcup\limits_{n = 1}^\infty {{M_n}} $,其中${M_n}$均为疏朗集
任取一个闭球$B(a,1)$,由${M_1}$是疏朗集知,存在$X$中的非空闭球$B\left( {{a_1},{r_1}} \right) \subset B\left( {a,1} \right)$,使得\[B\left( {{a_1},{r_1}} \right) \cap {M_1} = \emptyset \]其中不妨设$0<{r_1}<1$,又由${M_2}$是疏朗集知,存在$X$中的非空闭球$B\left( {{a_2},{r_2}} \right) \subset B\left( {{a_1},{r_1}} \right) $,使得\[B\left( {{a_2},{r_2}} \right) \cap {M_2} = \emptyset \]其中不妨设$0 < {r_2} < \frac{1}{2}$,如此可以选得一套非空闭球\[B\left( {{a_1},{r_1}} \right) \supset B\left( {{a_2},{r_2}} \right) \supset \cdots \supset B\left( {{a_n},{r_n}} \right) \supset \cdots \]使得$B\left( {{a_n},{r_n}} \right) \cap {M_n} = \emptyset $,且$0 < {r_n} < \frac{1}{n}$
于是由闭球套定理知,存在唯一的$x \in \bigcap\limits_{n = 1}^\infty {B\left( {{a_n},{r_n}} \right)} $,又$B\left( {{a_n},{r_n}} \right) \cap {M_n} = \emptyset $,所以有$x \notin \bigcup\limits_{n = 1}^\infty {{M_n}} $,而$X = \bigcup\limits_{n = 1}^\infty {{M_n}} $,出现矛盾