Может быть я там чегото не заметил но всеже думаю там есть ошибка.
если мы берем точку

из

значит она лежит в

просто по определению множествa

, и значит она не лежит в

по определению множества

. Тогда ясно что не будет сушествовать некакой окрестности

такой что

,
просто некак не может быть

.
(это не важно но, под

я также не исключаю и равенство множеств)