Théorème de Riesz

Bonjour,
J'ai une question au sujet du théorème de représentation des formes linéaires sur les fonctions continue à support compact de Riesz.
Voilà : je travaille l'intégration avec le livre "analyse réel et complexe" de Rudin et il y est écrit que le théorème en question marche sur un espace séparé et localement compact, là où j'ai un problème c'est pour l'unicité de la mesure qui représenterait cette forme linéaire, j'ai l'impression que la démonstration pour l'unicité avec ces seuls hypothèses est fausse, qu'il faut quelque chose de plus que "séparé". Alors j'ai cherché dans d'autre bouquins sur l'intégration et aucun ne prend d'espaces séparés localement compact mais plutot des espaces métriques ou métrisable ou séparables et localement compact.
Si qqun a deja bossé avec le Rudin et comprend mon etonnement ou alors qqun de calé en integration peut m'aider merci !

Réponses

  • normalement localement compact et séparé suffit .. peux tu nous indiquer ce qui te semble louche dans la démo de l'unicité dans le Rudin ?
  • C'est en ce qui concerne l'unicité (pour l'existence pas de problème). Il est dit que la mesure est définie sur les ensembles mesurables par des ouverts qui contiennent ces ensembles et aussi sur les ouverts de mesure finie grace aux compacts contenus dans ces ouverts, il en déduit alors le fait que la mesure est entièrement déterminée par ses valeurs sur les compacts, ce qui me semble faux, on ne peut pas en déduire que la mesure est entièrement déterminée par ses valeurs prisent sur les compacts mais plutot entièrement déterminée par ses valeurs prisent sur les compacts pour les ensembles de mesure fini uniquement.
    Je pense avoir trouvé un contre-exemple qui n'est pas de moi dans un autre livre d'integration : Briane et Pagès, ou il n'y a pas unicité dans un espace séparé localement compact mais par contre unicité si l'espace est séparable et localement compact (voir theorie de la mesure et de l'integration. Briane et Pagès. Juste a la suite de l'énonciation du théorème de Riesz)

    Qu'en pensez-vous ?
  • je ne comprends pas très bien car je n'ai pas le Rudin sous la main. Mais suppose tque $m_1$ et $m_2$ sont deux mesures qui coincident sur le compacts. Alors elles coincident sur les ouverts car $m_1(O)=\sup_{K \subset O}\{m_1(K)\}=\sup_{K \subset O}\{m_2(K)\}=m_2(O)$ car les mesures sont, par hypothèse, régulières. Ensuite, par le lemme de classe monotone, les mesures coincident sur les boréliens.
  • je ne comprends pas très bien car je n'ai pas le Rudin sous la main. Mais suppose tque $m_1$ et $m_2$ sont deux mesures qui coincident sur le compacts. Alors elles coincident sur les ouverts car $m_1(O)=\sup_{K \subset O}\{m_1(K)\}=\sup_{K \subset O}\{m_2(K)\}=m_2(O)$ car les mesures sont, par hypothèse, régulières. Ensuite, par le lemme de classe monotone, les mesures coincident sur les boréliens.
  • Désolé, je mets du temps à répondre mais je travaille en même temps...

    Justement, dans le théorème de Riesz, il me semblent bien que les mesures ne sont pas nécessairement régulières et la tribu bien qu'elle soit complète n'est pas nécessairement la tribu des boréliens (elle la contient).

    Pour les espaces séparés et localement compact, le théorème (version Rudin)
    précise même :

    m(O) = sup K $\subset$ O {m(K)} pour les ouverts O de mesure {\bf FINIE } uniquement.

    Qu'en pensez-vous ?

    Je dois y aller mais j'essayerai de prendre le temps d'écrire un contre exemple ce soir ou demain...
  • Je suis d'accord avec ce que tu dis, j'avais déjà vu les exercices et bien compris tout ça mais j'insiste, mon problème ne porte pas sur la régularité des mesures construitent mais sur l'unicité, il n'y a pas unicité de la mesure sous les seules hypothèses séparé et localement compact.

    Je reviens ce soir et ecrirais un contre-exemple... la je peux pas, la récré est fini et j'ai un cours avec des 5ème sur les relatifs (passionant...)
  • Je lirai bien volontier ce que tu as écrit si je passe dans la soirée.
    En attendant, j'insiste bien : m(V)=sup{m(K)|K compact inclus dans V}
    pour TOUT ouvert V de X.4444
  • Je ne comprends pas très bien car je n'ai pas le Rudin sous la main.
    Mais suppose que $m_1$ et $m_2$ sont deux mesures qui coïncident sur les compacts.
    Alors elles coïncident sur les ouverts car $m_1(O)=\sup\limits_{K \subset O} \{m_1(K)\}=\sup\limits_{K \subset O} \{m_2(K)\}=m_2(O)$ car les mesures sont, par hypothèse, régulières.
    Ensuite, par le lemme de classe monotone, les mesures coïncident sur les boréliens.
  • Si ça peut te rassurer, je viens de regarder le Vo Khac Khoan de Mesures et Intégration ; le théorème y est établi dans un espace localement compact (séparé) quelconque.
    Certains ouvrages mettent des hypothèses supplémentaires à cause du lemme d'Urysohn qui est difficile à établir sans hypothèse de métrisabilité et Rudin prend un grand soin pour l'établir.
  • Me voici de retour. Voila le contre exemple :

    On va prendre ($\R$,d) comme espace metrique avec d la distance ultramétrique : d(x,y) = 0 si x=y et 1 sinon.
    Puisque c'est un espace métrique, il est séparé et on peut même voir facilement qu'avec la topologie induite par cette distance toute partie de $\R$ est à la fois ouverte et fermée donc que cette espace n'est pas séparable (en effet une partie dénombrable est fermée et n'est donc pas dense). De plus Cette espace est localement compact car les singletons sont à la fois ouverts et compacts. D'autre part la tribu des Boréliens est ici égal à P($\R$).

    Pour A$\subset\R$, on pose :
    $m_1$(A) = card(A$\cap\N$) et $m_2$(A) = $m_1$(A) + u(A\ $\N$)
    ou u(B) = 0 si B est dénombrable $\infty$ sinon

    Ce sont bien des mesures sur ($\R, P(\R)$)!
    Les mesures $m_1$ et $m_2$ coincident sur les parties finies de $\R$ et les fonctions continues à support compact sur ($\R$, d) sont justement celles qui sont nulles partout sauf peut etre sur un nombre fini de points et
    pout tout f continue a support compact, on a bien :

    $\int_{-\infty}^{\infty} f$ d$m_1$ = $\int_{-\infty}^{\infty} f$ d$m_2$ = $\sum_{i=0}^{\infty}$ f(i)

    mais pourtant $m_1(\R$ \ $\N$ ) = 0 $\neq$ $m_2(\R$ \ $\N$ ) = $\infty$

    Qu'en pensez-vous ?
  • Pardon je suis pas très bon en latex

    u(A\ $\N$) veut dire u ( A privé de $\N$) et

    $m_1(\R$ \ $\N$ ) = 0 $\neq$ $m_2(\R$ \ $\N$ ) = $\infty$ veut dire:
    $m_1$($\R$ privé de $\N$) et $m_2$($\R$ privé de $\N$) respectivement.
  • Je pense que tu as tout à fait raison.

    En fait Rudin devrait enoncer son théorème par "il existe une unique mesure vérifiant (a) (c) et (d).

    De plus elle vérifie (b) et (e). Tout autre mesure qui verifie (a) vérifie aussi (b) et est "plus grande" que la précédente."

    En effet, dans la démonstration de l'unicité, il montre l'unicité d'une mesure vérifiant (a) (c) et (d). Mais dans la suite de la preuve, il ne montre pas (puisque c'est faux, merci José) qu'une mesure vérifiant (a) vérifie forcement (c) et (d).

    Merci José de nous avoir levé ce beau lièvre.

    Vincent
  • Tout à fait d'accord avec toi c'est un très beau libre
  • Un grand merci à Vincent, Hyacinthe et alekk pour avoir pri la peine de lire mes questions et répondre aussi vite. Merci.
  • D'accord avec vous. Merci José.
    Une dernière chose, vous êtes bien d'accord que le théorème tel qu'il est énoncé est exact pour un espace séparé, localement compact et sigma-compact.
    Dans l'exemple de José, l'espace n'est justement pas sigma-compact.
  • Sans doute, je dois avouer que je ne connais pas la démonstration dans un espace topologique pur (<B>non metrise a priori</B>), qui serait séparé localement compact et sigma-compact (si tu as une reference a me donner ,merci). Parcontre pour un espace métrique j'en suis sur car dans un espace metrique localement compact, il y a même équivalence entre sigma-compacite et separabilite.
    <BR>Mais il y a peut etre une piste dans le theoreme de metrisabilite d'Urysohn qui dit qu'un espace separe localement compact qui admet une base denombrable d'ouverts est metrisable...<BR>
  • C'est bien le genre de truc qui rend chèvre.
    Je viens de relire l'énoncé de l'exercice n°17 du Rudin. C'est un espace compact (qui contient un ouvert non sigma-compact) avec deux mesures boréliennes qui représentent une même forme linéaire positive.
    Le théorème 2.18 indique me semble-t-il une condition suffisante pour que ce soit vrai :
    «Soit X un espace séparé localement compact sur lequel TOUT OUVERT EST SIGMA-COMPACT. Soit lambda une quelconque mesure positive de Borel sur X telle que lambda(K)<oo pour tout compact K de X. Dans ce cas, lambda est régulière.»
  • Bien vu, merci Hyacinthe ! (Il est vraiment bien ce livre)
  • Mesures et intégrations de Vo-Khac Khoan est aussi pas mal.
    Le théorème de représentation de Riesz y est aussi traité dans le cadre des espaces localement compacts généraux : voir le chapitre sur les mesures de Borel-Radon.
    Ses exercices sont une mine d'informations dans lesquels je vais souvent piocher.

    A bientôt.
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