3.2 Corollaire. Soient E, F deux espaces de Banach. Soit {Tα, α ∈A}une famille
d’op´erateurs lin´eaires continus de Edans F. On suppose que
∀x∈E, sup{kTα(x)kF|α∈A}<∞.
Alors, il existe une constante C, ind´ependante de α∈Aet de x∈E, telle que
∀x∈E, ∀α∈A, kTα(x)kF≤CkxkE,
c’est `a dire,
∀α∈A, kTαkE,F ≤C .
3.3 Corollaire. Soient E, F , deux espaces de Banach et soit {Tn}n≥1une suite d’applica-
tions lin´eaires continues de Edans F. On suppose que pour tout x∈E, la suite {Tn(x)}
converge, dans F, vers un ´el´ement not´e T(x). Alors,
(1) supnkTnkE,F <∞,
(2) Test une application lin´eaire continue de Edans F,
(3) kTkE,F ≤lim inf kTnkE,F .
Application. Pour une application du th´eor`eme de Banach – Steinhaus `a l’´etude des s´eries
de Fourier des fonctions continues, voir [3], §5.11, p. 101 ff.
4 Th´eor`eme de Hahn – Banach
4.1 Th´eor`eme. (Hahn – Banach, version analytique) Soit (E, k · kE)un espace vectoriel
norm´e. Soit G⊂Eun sous espace vectoriel et soit gune forme lin´eaire continue sur
(G, k·kE). Alors il existe une forme lin´eaire continue fsur (E, k·kE), qui ´etend get telle
que kfkE0=kgkG0.
4.2 Corollaire. Soit Eun espace vectoriel norm´e sur Rou C. Alors,
1. Pour tout x∈E, il existe une forme lin´eaire continue gx∈E0telle que
gx(x) = kxk2
Eet kgxkE0=kxkE.
2. Pour tout x∈E, on a
kxkE= sup{|f(x)|f∈E0et kfkE0≤1}= max{|f(x)|f∈E0et kfkE0≤1}.
4.3 Th´eor`eme. (Hahn – Banach, version g´eom´etrique) Soit (E, k · kE)un espace vectoriel
norm´e r´eel. Soient A⊂Eun convexe ferm´e et B⊂Eun convexe compact. On suppose de
plus Aet Bnon vides et disjoints. Alors, il existe un hyperplan ferm´e qui s´epare strictement
Aet Bc’est `a dire, il existe une forme lin´eaire continue fsur (E, k·kE)et des nombres
α∈Ret ε > 0tels que
(∀x∈A, f(x)≤α−ε ,
∀x∈B, f (x)≥α+ε .
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