Suites de fonctions - Divers modes de convergence - Exemples
donc :
∃η > 0,∀x, x′∈[a, b],|x−x′|< η ⇒
f(x)−f(x′)
<1
n
Il existe N∈N∗tel que b−a
n< η. On d´efinit une suite d’applications en escalier sur la subdivision
r´eguli`ere a+kb−a
N;a+ (k+ 1)b−a
Nk∈{0,··· ,N−1}par :
(∀k∈ {0,···, N −1},∀x∈a+kb−a
N;a+ (k+ 1)b−a
N, fn(x) = fa+kb−a
n
fn(b) = f(b)
Il reste `a d´emontrer que (fn)n∈Nconverge uniform´ement vers fsur [a, b]. Soit x∈[a, b[. Il existe
k∈ {0,···, N −1}tel que x∈a+kb−a
n;a+ (k+ 1)b−a
n. Alors :
|fn(x)−f(x)|=
fa+kb−a
n−f(x)
<1
ncar
a+kb−a
n−x
< η
Comme |fn(b)−f(b)|= 0 <1
n, on a :
∀x∈[a, b],|fn(x)−f(x)|<1
n
Donc kfn−fk∞<1
n, donc kfn−fk∞−−−−−→
n→+∞0 donc (fn)n∈Nconverge uniform´ement vers fsur
[a, b].
Supposons maintenant que fsoit continue par morceaux. Il existe p∈N∗, (a0,···, ap)∈Rn+1
tels que :
a=a0< ... < ap=b
∀i∈ {0,···, p −1}, f|]ai,ai+1[est prolongeable en une fonction ficontinue sur [ai, ai+1]
D’apr`es la premi`ere partie de la d´emonstration, pour tout i∈ {0,···, p −1}, il existe une suite
(fi,n)n∈Nd’applications en escalier convergeant uniform´ement sur [ai, ai+1] vers fi. On d´efinit alors
une suite (fn)n∈Nd’applications en escalier par :
(∀i∈ {0,···, p −1},∀x∈]ai, ai+1[, fn(x) = fi,n(x)
∀i∈ {0,···, p}, fn(ai) = f(ai)
On a alors, pour tout entier n:
kf−fnk∞6max
06i6p−1kfi−fi,nk∞
Comme pour tout i∈ {0,···, p −1},kfi−fi,nk∞−−−−−→
n→+∞0, on en d´eduit :
kf−fnk∞−−−−−→
n→+∞0
(fn)n∈Nconverge donc uniform´ement vers fsur [a, b]. 2
c
S. Duchet -www.epsilon2000.fr.st 5/8