Lema 7

Enunciado

Sea X un conjunto y A una colección de subconjuntos de X que tiene la propiedad de la intersección finita. Entonces existe una colección D de subconjuntos de X que contiene a A y tiene la propiedad de la intersección finita que además es maximal, esto es, no hay ninguna otra colección con esa propiedad que contenga a D.

Demostración

Se construirá D usando el Lema de Zorn. La notación será la siguiente:

Sea B una cadena de colecciones de conjuntos de X, es decir, dados B1,B2B, se tiene que B1B2 o bien B2B1 con la propiedad de la intersección finita. Buscamos ver que tiene una cota superior. Para ello, definimos

C=BBB,

que al contener a la unión de todas las colecciones de B es la cota superior requerida; no obstante, es necesario que cumpla la propiedad de la intersección finita para lo que se busca demostrar.

Sean C1,,CnC. Por la definición de C, para cada uno de ellos va a existir un BiB i=1,,n tal que CiBi. Al ser B una cadena, totalmente ordenado por la relación de inclusión, y cumplirse que {B1,,Bn}B, entonces k{1,,n} tal que BiBk i=1,,n; pues es un conjunto finito. Entonces, todos los conjuntos C1,,Cn pertenecen a Bk[1]. Además, ya que Bk tiene la propiedad de la intersección finita por hipótesis, la intersección

i=1nCi. 
  1. A=C, mientras que D=Bk. ↩︎