MA2007B: Use of Geometry and Topology for Data Science

Sesión 11: Compacidad y Teorema de Heine-Borel

La generalización de conjuntos cerrados y acotados


Prof. Alejandro Ucan-Puc

Tecnológico de Monterrey • Departamento de Matemáticas

Objetivos de la Sesión

  • Definir cubrimientos abiertos y compacidad.
  • \n\t\t\t\t\t\t
  • Estudiar el Teorema de Heine-Borel en espacios Euclidianos.
  • \n\t\t\t\t\t\t
  • Comprender por qué la compacidad simplifica los problemas de optimización.

Definición de Compacidad

Un espacio topológico $X$ es compacto si para todo cubrimiento abierto de $X$ (una colección de abiertos cuya unión contiene a $X$), existe un subcubrimiento finito.

El Teorema de Heine-Borel

Un subconjunto $K \subseteq \mathbb{R}^n$ es compacto si y sólo si es cerrado y acotado.

Nota: Esto no siempre se cumple en espacios métricos de dimensión infinita (como espacios de Hilbert).

Importancia de la Compacidad

Toda función continua real en un espacio compacto alcanza sus valores máximo y mínimo (Teorema de Weierstrass). Esto es clave para algoritmos de optimización en ML.

Fin de la Sesión

Hemos explorado los fundamentos de Compacidad y Teorema de Heine-Borel.

Continúa con los laboratorios correspondientes en la carpeta notebooks/.