¿Cuál es una forma intuitiva de entender que un conjunto está cerrado si su complemento está abierto?

Un conjunto abierto no incluye ninguno de sus límites, pero un conjunto cerrado incluye todos sus límites. Como un conjunto y su complemento tienen el mismo límite, por lo tanto, si uno está abierto, el otro está cerrado y viceversa.

Baire usó el término “esfera abierta” en 1899 para describir el interior de una bola (generalmente ahora llamada bola abierta) y la “esfera cerrada” que incluye el límite y el interior. En 1905, Lebesgue utilizó los términos conjuntos abiertos (abiertos) y cerrados (fermé). Un conjunto abierto no incluye ninguno de sus límites, mientras que un conjunto cerrado incluye todos sus límites. En 1907 Young usó los términos “intervalos abiertos” e “intervalos cerrados” que encontramos en el cálculo. Los intervalos cerrados incluyen sus puntos finales, mientras que los abiertos no.

El maravilloso artículo de Gregory Moore de 2008 La aparición de conjuntos abiertos, conjuntos cerrados y puntos límite en el análisis y la topología en Historia Mathematica describe la creación de topología y el desarrollo de conceptos topológicos a principios del siglo XX. Si está tomando, o ha tomado, un curso de topología, leer el artículo de Moore le proporcionará el contexto que dio lugar a la topología.

Aquí está el resumen del artículo.

En topología general, esta es la definición de la noción de un conjunto cerrado, por lo que no hay nada que demostrar. Sin embargo, muchos textos de análisis definen un conjunto que se cerrará si y solo si incluye todos sus puntos límite. Luego, los textos de análisis prueban que el complemento de un conjunto de este tipo siempre está abierto, y el complemento de un conjunto abierto incluye todos sus puntos límite. Según su pregunta, espero que haya visto esto como un problema en una clase de análisis. Por lo tanto, supongo que el resultado que le gustaría ver probado es:

En un espacio métrico, un conjunto está abierto si y solo si su complemento incluye todos sus puntos límite.

¿Es ese el caso?