260 CHAPITRE 5. SUITES ET FONCTIONS
•Soit y∈Etel que kyk61 alors, par Cauchy-Schwarz, on a
|(x|y)|6kxk.kyk6kxk
donc A={|(x|y)|,kyk61}est born´e par kxkd’o`u sup
kyk61|(x|y)|6kxk.
•Soit maintenant y=x
kxk,kyk= 1 et |(x|y)|=kxk2
kxk=kxkce qui signifie que
kxk ∈ Adonc kxk6sup A= sup
kyk61|(x|y)|.
Conclusion : on a bien montr´e que kxk= sup
kyk61|(x|y)|
D´
efinition 5.1.6.Ensemble born´e, diam`etre
On dit que A6=∅est un ensemble born´e ssid´ef il existe une boule ferm´ee contenant
A. Dans ce cas, on parle du diam`etre de A:
δ(A) = sup
(x,y)∈A2
d(x, y).
D´em : Cette d´efinition est l´egitime car A⊂B(a, r) par d´efinition d’o`u, par in´egalit´e
triangulaire, d(x, y)6d(x, a) + d(a, y)62rpour tout (x, y)∈A2par cons´equent
{d(x, y),(x, y)∈A2}est major´e donc il poss`ede une borne sup´erieure
D´
efinition 5.1.7.Application born´ee, Ensemble B(A, F )
Soient Eet Fsont deux e.v.n., on dit que f∈ F(A, F )o`u A⊂Eest une application
born´ee ssid´ef f(A)est born´e dans F.
L’ensemble des applications born´ees est not´e B(A, F ).
Th´
eor`
eme 5.1.L’ensemble B(A, F ) muni de la norme N∞(f) = sup
x∈Akf(x)kFest
un espace vectoriel norm´e.
D´em : C’est la d´emonstration classique que l’on retrouve ici, on v´erifie les axiomes
de la norme (on a ´evidemment N∞(f)∈R+), k.kFd´esigne la norme sur F.
•Si N∞(f) = 0 alors ∀x∈A,f(x) = 0 soit f= 0.
•On utilise la propri´et´e
sup
α∈A
λα =λsup
α∈A
α
pour A⊂Ret λ>0 :
–λα 6λsup
α∈A
αest imm´ediat donc λsup
α∈A
αest un majorant de l’ensemble
{λα, α ∈A}donc
sup
α∈A
λα 6λsup
α∈A
α.
–Si λ= 0, l’´egalit´e est imm´ediate, supposons λ > 0 alors, on applique
l’in´egalit´e que l’on vient de montrer `a B={λα, α ∈A}et µ=1
λd’o`u
sup
β∈B
µβ 6µsup
β∈B
βor µβ =αet β∈B⇔µβ =α∈Ad’o`u
sup
α∈A
α61
λsup
α∈A
λα