nocoes_topologia

ilimitadas, pois
nenhum disco as conte´m.
Chama-se de compacta uma regia˜o que e´ fechada e limitada. A u´nica regia˜o
compacta entre os exemplos acima e´ D3.
Vejamos agora um u´ltimo exemplo. Considere a regia˜o do plano definida por
D5 =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ x ≥ 0 e x ≤ y ≤ ecosx} ,
ilustrada na Figura 8.
x
y
x0
y0
Figura 8: Regia˜o D5.
Essa regia˜o pode ser escrita como um conjunto onde x varia num intervalo nu-
me´rico e y varia entre duas func¸o˜es de x, i.e.,
D5 =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ 0 ≤ x ≤ x0 e x ≤ y ≤ ecosx} ,
onde x0 e´ a soluc¸a˜o de x = e
cosx. Tambe´m e´ poss´ıvel descrever D5 como a unia˜o de
dois conjuntos onde y varia num intervalo nume´rico e x varia entre duas func¸o˜es de
y, i.e., D5 = R1 ∪R2 onde
R1 =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ 0 ≤ y ≤ y0 e 0 ≤ x ≤ y} ,
e
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R2 =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ y0 ≤ y ≤ e e 0 ≤ x ≤ cos−1 (ln y)} .
sendo y0 = x0 e e = exp (1) = 2, 718281828459045 · · · .
Exerc´ıcio 3.1 Considere as regio˜es exibidas na Figura 9.
(a) Explicite os conjuntos as definem.
(b) Classifique-as quanto a`s noc¸o˜es de: aberto, fechado, limitado.
Lembre-se: fechado e limitado e´ dito compacto.
x
y
2 x
y
4−4
2
−2
x
y
x
y
Figura 9: Regio˜es do exerc´ıcio 4.1.
Exerc´ıcio 3.2 Descreva as regio˜es abaixo na forma
D =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ a ≤ x ≤ b e f(x) ≤ y ≤ g(x)} ,
explicitando a, b, f e g. Fac¸a um esboc¸o dessas regio˜es e encontre a projec¸a˜o orto-
gonal no eixo x.
• D =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ |x| ≤ y ≤ 1− x2}
• D =
{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ |x| ≤ y ≤ √1− x2}
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Exerc´ıcio 3.3 Escreva a fronteira de cada uma das regio˜es acima como a unia˜o
de duas curvas C1 e C2, C1 ∪ C2, onde cada curva dessas curvas e´ dada por{
(x, y) ∈ R2
∣∣∣ y = f(x) e a ≤ x ≤ b} .
Em cada caso explicite a, b e f .
4 Topologia no espac¸o
As noc¸o˜es definidas acima (aberto, fechado e limitado) podem ser generalizadas
para regio˜es no espac¸o considerando que a distaˆncia entre os pontos A = (xa, ya, za)
e B = (xb, yb, zb) e´ dada por
d(A,B) =
√
(xb − xa)2 + (yb − ya)2 + (zb − za)2. (11)
Consequentemente, a noc¸a˜o de disco e´ naturalmente estendida para a noc¸a˜o de
bola. Assim, definimos a bola fechada de centro C = (xc, yc, zc) e raio r > 0 como o
conjunto dos pontos P = (x, y, z) em R3 tais que
d(C,P ) ≤ r, (12)
ou seja
(x− xc)2 + (y − yc)2 + (z − zc)2 ≤ r2. (13)
Uma ilustrac¸a˜o dessa bola pode ser vista na Figura 10.
x
y
z
C
xc
yc
zc
Figura 10: Bola fechada de centro C e raio r > 0.
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