CAPÍTULO 1. PRELIMINARES 8∑n∈BPor lo tanto[1 − |λ ]n − 1|= ∑ 2yλ n + 1 1 + λ nn∈B∑n∈BCaso II: A es infinito[1 − |λ ]n − 1|= ∞ y asíλ n + 11< 2 para cada n ∈ Bλ n 1 + λ n∞∑n=1[1 − |λ ]n − 1|= ∞λ n + 1Como para cada n ∈ A0 < c < λ n < 2λ nse cumple que1 + λ n∑[1 − |λ ]n − 1|= ∑ 2λ n= ∞λn∈A n + 1 1 + λn∈B n∞∑[por lo tanto 1 − |λ ]n − 1|= ∞ λ n + 1n=11.3. <strong>El</strong> <strong>Teorema</strong> <strong>de</strong> Stone-WeierstrassEn esta sección mostraremos que la conclusión <strong>de</strong>l <strong>Teorema</strong> <strong>de</strong> Weierstrass se pue<strong>de</strong>exten<strong>de</strong>r a familias <strong>de</strong> funciones que satisfacen propieda<strong>de</strong>s similares a las <strong>de</strong>l conjunto<strong>de</strong> los polinomios, para esto <strong>de</strong>finiremos en primer lugar lo siguiente:Definición 1.7 Diremos que un conjunto R ⊆ C[0, 1] tiene la propiedad <strong>de</strong> Stone sisatisface las siguientes condiciones:1. f + g, f · g, cf, f ∈ R ∀ f, g ∈ R y c ∈ C2. Para cada par <strong>de</strong> puntos x 1 , x 2 ∈ [0, 1] existe f ∈ R tal que f(x 1 ) ≠ f(x 2 )3. Para cada x ∈ [0, 1] existe f ∈ R tal que f(x) ≠ 0Si f es una función compleja <strong>de</strong>finida en [0, 1], <strong>de</strong>notaremos por X f al conjunto formadopor todas las combinaciones lineales <strong>de</strong> las funciones
CAPÍTULO 1. PRELIMINARES 91, f, f 2 , f 3 , . . .,f n , . . .Es claro que si f ∈ C[0, 1] es una función a valores reales inyectiva, entonces X f tiene lapropiedad <strong>de</strong> Stone.<strong>Teorema</strong> 1.8 (Stone - Weierstrass) Todo subconjunto R <strong>de</strong> C[0, 1] que satisface lapropiedad <strong>de</strong> Stone es <strong>de</strong>nso en C[0, 1].Corolario 1.9 Si f ∈ C[0, 1] es una función a valores reales inyectiva, entonces X f es<strong>de</strong>nso en C[0, 1].<strong>El</strong> teorema <strong>de</strong> Stone - Weierstrass nos permite dar numerosos ejemplos <strong>de</strong> subconjuntos<strong>de</strong>nsos en C[0, 1]. Sin embargo, nuestro interés esta en ciertas colecciones <strong>de</strong> polinomiosque están muy lejos <strong>de</strong> ser el conjunto <strong>de</strong> todos los polinomios en C[0, 1].Lema 1.10 Supongamos que A ⊆ N es finito, p ∈ N y k 1 , k 2 , k 3 , . . . es una enumeración<strong>de</strong> N/A. Definamosyentonces M y N son <strong>de</strong>nsos en C[0, 1].M := span{1, t k 1, t k 2, t k 3, . . .}N := span{1, t p , t 2p , t 3p , . . .}Prueba.Sea k = mín{k 1 , k 2 , k 3 , . . .} y <strong>de</strong>finamos M k := span{1, t k , t 2k , . . .} Por el corolario1.9 es evi<strong>de</strong>nte que tanto N como M k son <strong>de</strong>nsos en C[0, 1], a<strong>de</strong>más M k ⊂ M, concluyendoasi que M también es <strong>de</strong>nso en C[0, 1].Si ahora consi<strong>de</strong>ramos una sucesión creciente {n k } k∈N <strong>de</strong> números naturales y el subespacioX({n k } k∈N ) := Span{1, t n 1, t n 2, . . .}la pregunta que surge es ¿ Cuándo po<strong>de</strong>mos asegurar que X es <strong>de</strong>nso en C[0, 1]?, evi<strong>de</strong>ntementesi X({n k } k∈N ) posee una subcolección con la propiedad <strong>de</strong> Stone entoncesX({n k } k∈N ) sería <strong>de</strong>nso, pero esta condición a parte <strong>de</strong> ser suficiente ¿ será necesaria? Larespuesta es NO, para esto, daremos un ejemplo el cual verificaremos en el capítulo 4.