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Convergence simple

Modifié (January 2022) dans Analyse
Bonjour,
soit une distribution $T$ définie par
$$\forall \varphi \in \mathcal{D}(\R), \ \langle T,\varphi \rangle=\displaystyle\int_0^{+\infty} \dfrac{n}{1+n^2 x^2} \ \varphi(x) \ dx.$$
La question est d'étudier la convergence de $T$ dans $\mathcal{D}'(\R)$. Pour ca, on commence par étudier la convergence simple de $\dfrac{n}{1+n^2 x^2} \ \varphi(x) \ dx$. On a l'indication suivante: faire le changement de variable $y=nx$. Dans ce cas on a
$$\frac{n}{1+n^2 x^2} \varphi(x)= \frac{1}{1+y^2} \varphi(y/n).$$
Soit $y$ fixé dans $\R$. On a $\lim_{n \to +\infty} \dfrac{1}{1+y^2} \varphi(y/n)= \varphi(0)$.
Ma question est : pourquoi utiliser le changement de variables ? Pourquoi ne pas calculer directement
$$\lim_{n \to +\infty} \frac{n}{1+n^2 x^2} \varphi(x)=\varphi(x)\quad ?$$
On ne trouve d'ailleurs pas la même limite simple. C'est bizarre
Merci d'avance pour l'aide.

Réponses

  • Tu ne trouves pas la même limite car il y a une coquille. Tu as écrit $\frac{n}{1+n^2 x^2} \varphi(x)= \frac{1}{1+y^2} \varphi(y/n)$ au lieu de $\frac{n}{1+n^2 x^2} \varphi(x)= \frac{n}{1+y^2} \varphi(y/n).$
  • Modifié (January 2022)
    Ok pour la coquille. On a
    \[\dfrac{1}{1+n^2 x^2} \varphi(x)= \dfrac{1}{1+y^2} \varphi(y/n)\]
    Il n'empêche qu'on ne trouve pas la même limite. Quand on passe à la limite à gauche (pour $x$ fixé et $n$ tend vers l'infini), on trouve $\varphi(x)$ et quand on passe à la limite à droite on trouve $\varphi(0)$
  • Modifié (January 2022)
    Ben oui mais si tu fixes $x$ et que tu fais tendre $n$ vers l'infini $y$ lui n'est pas fixe il va bouger aussi ($y=nx$). Après j'avoue que je ne vois pas pourquoi pour étudier la convergence ponctuelle ils font faire ce changement de variables. Peut-être que tu devrais poster l'énoncé entier...
  • C'est ma question: pourquoi faire ce changement de variables pour étudier la convergence simple? D'autant plus qu'on ne trouve pas la même limite.
    J'ai posté la question en entier: il s'agit d'étudier la convergence de la distribution $T$ dans l'espace des distributions, et pour ça on commence par étudier la convergence simple. Mais je ne comprends pas pourquoi il faut faire ce changement de variable
  • Humm ok j'ai compris. En fait ils veulent te simplifier la vie pour pouvoir calculer la limite $\lim_n \langle T_n,\varphi\rangle$ en faisant un changement de variable dans l'intégrale.

    Ce que tu dois faire c'est le changement de variable dans l'intégrale et étudier la convergence simple de l'intégrande.
  • Ok donc il n y a pas de coquille puisque $dy = n dx$
    Mais pour la différence des limites sans et avec changement de variables? Pourquoi le changement de variables est nécessaires?
  • Il ne faut pas comparer les limites, ça n'a pas de sens car comme je te l'ai dit si $x$ est fixe, $y$ bouge. Qu'est-ce que tu veux comparer ?

    Le changement de variable est nécessaire pour simplifier l'intégrande (la fonction à intégrer). Là il te suffit juste de faire le changement de variable et de déterminer la limite simple de l'intégrande obtenu. Puis l'exo passera à l'étape suivante je suppose.
  • Merci beaucoup Raoul!
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