Suites et s´
eries de fonctions
1 - Suites de fonctions
(Eet Fsont deux K-evn de dimension finie dont la norme est ||.||,I⊂E, et K=Rou C.)
Convergence simple : Une suite de fonctions (fn)n∈Nde Idans Fconverge simplement vers
une fonction fde Idans Fssi ∀x∈I,lim
n→+∞fn(x) = f(x). Cela ´
equivaut `
a
∀x∈I, ∀ε > 0,∃N0∈N,∀n∈N,[n≥N0⇒ ||fn(x)−f(x)|| ≤ ε].
Convergence uniforme : Une suite de fonctions (fn)n∈Nde Idans Fconverge uniform´
ement
vers une fonction fde Idans Fssi lim
n→+∞Supx∈I||f(x)−fn(x)|| = 0. Cela ´
equivaut `
a
∀ε > 0,∃N0∈N,∀n∈N,∀x∈I, [n≥N0⇒ ||fn(x)−f(x)|| ≤ ε].
Cons´
equences :
(1) Si (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers une fonction fsur I, et si ∀n∈N,fnest born´
ee
sur I,alors fest born´
ee sur I.
(2) Comme Eest complet, (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers une fonction fsur I⇐⇒
∀ε > 0,∃N0∈N,∀(p, q)∈N2,∀x∈I, [p≥N0, q ≥N0⇒ ||fp(x)−fq(x)|| ≤ ε].
(3) Si il existe une suite r´
eelle positive (εn)n∈N, de limite nulle, et telle que
∃n0∈N,∀n≥n0,∀x∈I, ||f(x)−fn(x)|| ≤ εn,
alors (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers une fonction fsur I.
Th´
eor`
eme : Toute suite de fonctions (fn)n∈Nuniform´
ement convergente sur Iest simplement
convergente sur I.
Convergence uniforme locale : Une suite de fonctions (fn)n∈Nde Idans Fconverge localement
uniform´
ement vers une fonction fde Idans Fssi (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers fsur
toute partie compacte de I.
Th´
eor`
eme de double limite : Soit une suite de fonctions (fn)n∈Nde Idans F, et a∈¯
I.Si,
∀n∈N,fnadmet une limite `nen a, et si,(fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers fsur I,alors
la suite (`n)n∈Nconverge vers `∈Fet lim
x→af(x) = `.
Th´
eor`
eme de continuit´
e: Soit une suite de fonctions (fn)n∈Nde Idans F.
(1) Si,∀n∈N,fnest continue en un point ade I, et si (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers
fsur I,alors fest continue au point a.
(2) Si,∀n∈N,fnest continue sur I, et si (fn)n∈Nconverge uniform´
ement vers fsur I,alors
fest continue sur I.
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