D´
EVELOPPEMENT 29
TH´
EOR`
EME DE TIETZE
Lemme. — Soit T∈ L(E, F )o`u Eet Fsont des espaces de Banach.
On suppose qu’il existe 0< α < 1et C < ∞tels que, pour tout y∈Fv´erifiant kyk ≤ 1, il existe
x∈Etel que |x| ≤ Cet ky−T(x)k ≤ α. Alors, pour tout y∈Fv´erifiant kyk ≤ 1, il existe x∈Etel
que y=T(x)et |x| ≤ C
1−α.
D´emonstration. — On construit par r´ecurrence une suite (xn)n≥1v´erifiant
kxnk ≤ Cet ky−T(x1)−αT (x2)− ··· − αn −1T(xn)k ≤ αn.
Par hypoth`ese, x1existe. Supposons x1, . . . , xnconstruits alors
y−T(x1)−αT (x2)− ··· − αn −1T(xn)
αn
≤1
donc il existe xn+1 ∈Etel que |xn+1| ≤ Cet
y−T(x1)−αT (x2)− ··· − αn −1T(xn)
αn−T(xn+1)
≤α
i.e.
ky−T(x1)−αT (x2)− ··· − αn −1T(xn)−αnT(xn+1)k ≤ αn+1.
On pose alors x=
+∞
X
n=1
αn−1xn(il s’agit d’une s´erie normalement convergente dans l’espace de Banach
Edonc convergente) alors on a
kxk ≤
+∞
X
n=1
αn−1kxnk ≤ C
1−α
et en passant `a la limite dans la relation
ky−T(x1)− ··· − αn −1T(xn)k ≤ αn
on obtient bien T(x) = y.
Th´eor`eme. — Soit Yun ferm´e d’un espace m´etrique (X, d)et g0:Y→Rcontinue. Alors g0admet
un prolongement continu f0:X→R.
D´emonstration. — On note C0
b(X, R) (resp. C0
b(Y, R)) l’espace des fonctions continues born´ees d´efinies
sur X(resp. Y) `a valeurs r´eelles muni de la norme kfk∞= sup
x∈X|f(x)|(resp. kfk∞= sup
y∈Y|f(y)|) et on
consid`ere l’application “restriction `a Y”
T:C0
b(X, R)→ C0
b(Y, R), f 7→ f|F.
Soit g∈ C0
b(Y, R) telle que kgk∞≤1, on pose
Y+={y∈Y;1
3≤g(y)≤1}et Y−={y∈Y;−1≤g(y)≤ −1
3}