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Psi - Math - Lycée Alphone Daudet
Cours

Intégrales généralisées.

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IV. Espaces de fonctions et intégration.

          IV.2. Espace vectoriel des fonctions de carré intégrable.


Définitions.
Soit $I=]\!\![a,b]\!\![$ un intervalle de $\SetR$. On note : $$\begin{array} {lcl}% L^2(I,\SetK)&\=&\ds \left\{\:\:\Haut{0.5}f\in\mathcal{C}_m(I,\SetR)\:\:/\:\:\:\int_a^b|f|^2\hbox{ convergente}\:\:\right\}\\ \Haut{0.8}\ds L_{c}^2(I,\SetK)&\=&\ds \left\{\:\:\Haut{0.5}f\in\mathcal{C}(I,\SetR)\:\:\:\:\:/\:\:\:\int_a^b|f|^2\hbox{ convergente}\:\:\right\}\\ \end{array}% $$

Rappels.
  1. Un produit scalaire euclidien $\phi$ d'un $\SetR$ espace vectoriel $E$ est une application de $E^2$ dans $\SetR$ vérifiant pour tout $x$ de $\SetR$ :
    • $\phi$ bilinéaire,
    • $\phi(x,y)=\phi(y,x)\hskip1.8cm ($symétrie$)$
    • $\phi(x,x)\geq 0 \hskip2.75cm ($positivité$)$
    • $\phi(x,x)=0\:\Longleftrightarrow\: x=0 \hskip0.9cm ($défini$)$
  2. Un semi-produit scalaire euclidien est presque un produit scalaire. Il lui manque le caractère défini.


Théorème.35
  1. Les espaces $L^2(I,\SetK)$ et $L^2_{c}(I,\SetK)$ sont des $\SetK$-espaces vectoriels.
  2. $\ds\|f\|_2=\left(\int_a^b|f|^2\right)^{\frac{1}{2}}$ est une norme sur $L^2_{c}(I,\SetK)$ et une semi-norme sur $L^2(I,\SetK)$.
  3. $\ds\langle f,g\rangle\=\int_a^bfg\:$ est un produit scalaire sur $L^2_{c}(I,\SetR)$ et un semi-pse sur $L^2(I,\SetK)$