Suppose that f:R→R is continuous and that f(x)∈Q for all x∈R. Prove that f is constant?
Suppose that f:R→R is continuous and that f(x)∈Q for all x∈R. Prove that f is constant?
प्रमेय: जर f:R→R सतत असेल आणि सर्व x∈R साठी f(x)∈Q असेल, तर f स्थिर आहे.
उपपत्ती:
-
असे समजा की f स्थिर नाही आहे. त्यामुळे, असे x, y ∈ R अस्तित्वात आहेत की f(x) ≠ f(y).
-
कारण f(x) आणि f(y) परिमेय संख्या आहेत आणि f(x) ≠ f(y), त्यामुळे त्यांच्यामध्ये एक दुसरी परिमेय संख्या r अस्तित्वात आहे जसे की f(x) < r < f(y) किंवा f(y) < r < f(x).
-
आता, मध्यवर्ती मूल्य प्रमेय (Intermediate Value Theorem) नुसार, x आणि y दरम्यान एक संख्या c अस्तित्वात आहे जसे की f(c) = r.
मध्यवर्ती मूल्य प्रमेय: जर f:[a,b]→R हे [a,b] वर सतत असेल आणि k ही f(a) आणि f(b) दरम्यानची कोणतीही संख्या असेल, तर एक संख्या c∈(a,b) अस्तित्वात आहे जसे की f(c)=k.
(https://en.wikipedia.org/wiki/Intermediate_value_theorem) -
परंतु r ही एक अपरिमेय संख्या आहे, त्यामुळे f(c) अपरिमेय आहे. हे गृहितकाला विरोध करते की सर्व x∈R साठी f(x)∈Q.
-
म्हणून, f स्थिर असणे आवश्यक आहे.