Université de Strasbourg Année 2016-2017
M1 MF S1 feuille n12
Analyse Fonctionnelle
Réflexivité.
Exercice 1. Un sous-espace fermé d’un espace réflexif est réflexif.
Toplogie faible.
Exercice 2. Il existe une suite (xn)nd’éléments de `qui converge faiblement vers x, dont les
normes (kxnk)convergent vers kxk, mais pourtant qui ne converge pas vers x.
Exercice 3. La suite (en)nNde Lp
C([π, π]) définie par en(t) = eint,nN,t[π, π]
converge faiblement vers 0si p < .
Exercice 4. Le sous-espace C([0,1],C)de L
C([0,1]) est-il dense pour la topologie faible ? forte ?
est-il fermé pour ces topologies ?
Exercice 5. Si Eest un espace de Banach et (xn)une suite de Equi converge faiblement vers
x, alors la suite
σn=1
n
n
X
k=1
xk
converge faiblement vers x.
Exercice 6. Soit (xn)nNune suite d’un espace de Banach Econvergeant faiblement vers x.
(1) Il existe une suite (yn)nNcontenue dans l’enveloppe convexe de {xn, n N}et qui
converge “fortement” vers x.
(2) Il existe une suite (zn)nNqui converge vers xet telle que, pour tout n,znest une
combinaison convexe de x1,x2,..., xn.
Exercice 7. Soit (xn)nNune suite d’un espace de Banach Uet soit xdans E. Pour tout n,
on pose
Kn= Conv{xk, k n}.
(1) Si xn* x, alors
n=1Kn={x}.
(2) Si Eest réflexif, si la suite (xn)est bornée et si
n=1Kn={x}, alors xn* x.
(3) Si Eest de dimension finie et si
n=1Kn={x}, alors xnx.
(4) Dans `p
R(N)(1<p<), il existe une suite (xn)non bornée et telle que
n=1Kn={x}.
Exercice 8. Il existe dans C([0,1],R)une suite bornée sans sous-suite faiblement convergente.
Cet espace de Banach n’est pas réflexif.
Il n’y pas d’isométrie de C([0,1],R)dans `p
R(N)pour 1p < .
Construire une isométrie de C([0,1],R)dans `
R(N).
Exercice 9. Si une suite de `1converge faiblement, alors elle converge.
Espaces de Banach (ou non).
Exercice 10. L’espace (R2,k · kp)(p= 1,2ou ) est isométrique à un sous-espace de
C([0,1],R).
1
2
Exercice 11. Une suite orthonormée (un)nNd’un espace de Hilbert Hforme un ensemble
fermé, borné mais pas compact. L’ensemble Qdes éléments xHde la forme
x=X
nN
cnun(n, |cn| ≤ 1/n)
est compact (Qest le cube de Hilbert).
Soit (δn)nNRN
+, l’ensemble Sdes éléments xHde la forme
x=X
nN
cnun(n, |cn| ≤ δn)
est compact si et seulement si PnNδ2
n<.
Exercice 12. Soit 0<p<1. L’espace Lp
R([0,1]) des fonctions mesurables f: [0,1] Rtelles
que R1
0|f|p<(modulo l’égalité presque partout) est un espace vectoriel topologique complet
s’il est muni de la distance dp(f, g) = R1
0|fg|p. Son dual topologique est réduit à la forme
linéaire nulle.
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