Introduction
Suites et S´eries de
Fonctions
Ce chapitre r´epond `a un double objectif. Tout d’abord, la
premi`ere partie constitue un pr´e requis naturel `a la deuxi`eme
consacr´ee aux s´eries de fonctions. D’autre part, il pose les
bases de ce que l’on appelle ”l’analyse fonctionnelle”. En effet,
dans de multiples applications, que ce soit en physique ou en
´economie, on doit ´etudier des applications dont la variable est
une fonction (on parle alors de fonctionnelle). En particulier,
on veut pouvoir optimiser de telles applications. Pour cela,
un concept utile est celui de continuit´e. Par analogie avec les
fonctions d’une variable r´eelle ou complexe, on doit pouvoir
consid´erer des suites `a valeurs dans des espaces des fonctions.
1 Suites de Fonctions
Dans cette premi`ere partie on ´etudie la limite de suites de fonctions. La convergence uniforme
est introduite pour que, connaissant des propri´et´es des fonctions de la suite, par exemple la
continuit´e, on puisse en d´eduire la mˆeme propri´et´e pour la limite. Toutes les fonctions envisag´ees
seront `a valeurs r´eelles ou complexes et d´efinies sur un ensemble Anon vide. Voici une question
majeure pos´ee esp´erons qu’elle sere r´esolue `a la fin de cette section :
Si des fonctions fnconvergent vers une fonction limite florsque n→+∞, sur quelles condi-
tions des propri´et´es telles que la continuit´e, la d´erivabilit´e ou l’int´egrabilit´e seront pr´eserv´ees ?
1.1 Fonctions born´ees
Rappelons qu’une fonction f`a valeurs r´eelles ou complexes d´efinie sur Aest born´ee s’il existe
un nombre Mtel que, pour tout xde A
|f(x)| ≤ M
Dans ce cas |f|admet une borne sup´erieure, et l’on notera
kfk∞= sup
x∈A|f(x)|= sup (|f|(A))
On appelle cette expression la norme infinie de f.
Pour tout x de A on a donc |f(x)|≤kfk∞, et si, pour tout xde Aon a |f(x)| ≤ M, alors
kfk∞≤M.
Lorsque fn’est pas born´ee, on pourra poser kfk∞= +∞.
1.2 Suites de fonctions
D´efinition
Une suite de (fn)n≥0de fonctions d´efinies sur un intervalle Iest une application de Ndans
l’espace F(I, R) des fonctions de Idans R.
Suites et S´eries de Fonctions Walid Bouarifi •ENSA Safi 1