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Niveau Master
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exercice sur un théorème d'Ascoli

Posté par
un_plus_un_
20-10-08 à 19:31

Bonjour mon exercice est le suivant :

Citation :

Soient I=]0,1[ , \Omega = I \times I et K un élément de C(\Omega)
On note pour tout x de I ,  k(x) = [\int_{I} |K(x,y)|^2 dy]^{\frac{1}{2}}

On désigne par H l'espace de Hilbert L²(I) muni du produit scalaire usuel. Si  f \in H , on pose :
\forall x \in I, Af(x) = \int_{I} K(x,y)f(y)dy

1. Montrer que :

(R1)  \forall f \in H , \forall x \in I , \int_{0}^{1} |K(x,y)f(y)|dy  \le k(x).||f||_H
(R2)  A \in L(H) et  |||A||| \le ||k||_{L^{2}(\Omega)}

2. On suppose ici que, de plus K(x,y) = K(y,x) sur \Omega . Prouver que A est auto-adjoint.

3. On se propose de vérifier que A est un opérateur compact; on considère pour cela une suite (fn) convergeant faiblement vers un élément f de H.

(a) Etablir que :

  (1)  (Af_n)(x) \longrightarrow (Af)(x) dans  \mathbb{R} pour tout x de [0,1]

  (2)  \exist c \geq 0,  \forall n \in \mathbb{N},  |(Af_n)(x)| \leq ck(x) pour tout x de [0,1]



J'ai réussi à démontrer sans difficultés  les questions 1 et 2 et 3 (a) l'assertion (2). Par contre, j'ai du mal à démontrer l'assertion (1) :

Citation :


(1)  (Af_n)(x) \longrightarrow (Af)(x) dans  \mathbb{R} pour tout x de [0,1]



je connais la définition de la convergence faible de (fn) vers f . Cela signifie que :

 (f_n|g) \longrightarrow (f|g) avec g un élément de H

D'apres la question 1) on a :

 |A(f_n - f)(x)| \leq k(x).||f_n-f|| , ceci pour tout x de [0,1] mais on ne peut rien conclure que (fn) ne converge que faiblement... Une indication svp? Merci

Posté par
romu
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:37

Bonsoir,

si (f_n)_n converge faiblement, alors (f_n)_n converge fortement, ie ||f_n-f||\rightarrow 0 quand n\rightarrow +\infty

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:40

Salut à tous

romu > c'est le contraire (convergence forte implique convergence faible et non le contraire).

Kaiser

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:40

Bonsoir romu, ne serait-ce pas plutot la convergence forte qui implique la convergence faible? Et puis comme H n'est pas de dimension infinie on a pas l'équivalence pour conclure..

Posté par
romu
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:41

oui désolé, j'ai réfléchi trop vite.

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:41

dimension finie plutot dsl

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:46

un_plus_un > pour l'assertion, il faut utiliser la définition de la convergence faible : la suite convergence faiblement donc pour tout forme linéaire l continue sur H, \Large{(l(f_n))} converge vers l(f).

Ici, pour x fixé, considère l'application \Large{f\mapsto A(f)(x)}. Que dire de cette application ?

Kaiser

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:53

c'est une forme linéaire continue .. ah ok moi en fait dans mon cours j'ai en fait la convergence faible de l(fn) vers l(f) mais avec l une application linéaire continue sur H et pas une forme lineaire.. ceci m'aide beaucoup merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 19:57

Mais je t'en prie !

mais les applications linéaires que tu as dans la définition de convergence faible, elle vont de H dans H. Tu as vu la convergence faible dans n'importe quel espace ou alors seulement dans les espaces de Hilbert ?

Kaiser

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 20:03

Oui on l'as vu en analyse hilbertienne, et la définition de la convergence faible on la fait dans un espace de Hilbert et puis on a parlé aussi des espaces réflexifs, et non un espace quelconque comme un espace topologique comme j'ai pu le voir dans des bouquins d'analyse fonctionnelle, enfin ça c'est une UE du second semestre :p

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 20:05

OK.

Kaiser

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 21:29

par la suite , grâce à (1) et (2) on montre en utilisant le théorème de convergence dominée de Lebesgue que la suite (Afn) converge fortement vers Af dans H.

le dernière question est la suivante : Que peut-on dire de la décomposition spectrale (diagonalisation) de A?

J'ai trouvé ce théorème : Si H est un Hilbert et si u est une application de H dans H alors les valeurs propres de u sont réelles et il existe une base hilbertienne de H formée des vecteurs propres de u

Alors avec tout les éléments de mon exercice je devrai en déduire quelque chose mais encore faut-il tout mettre bien lol

Merci pour votre aide

Posté par
un_plus_un_
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 21:30

u étant un opérateur compact auto-adjoint pardon ( c'est le cas pour A)

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 23:15

Ici, il semblerait que toutes les conditions soient réunies pour appliquer ce résultat. De plus, si je me souviens bien, en ce qui concerne les valeurs propres, il s'agit d'une suite de complexes qui tend vers 0.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : exercice sur un théorème d'Ascoli 20-10-08 à 23:16

et ces complexes, sont en fait réels, d'après le théorème.

Kaiser



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