Bricolage de limite d'intégrale
Soit $f:[0,1]\rightarrow\R$ continue.
Pouvez-vous m'aider à nettoyer ma démonstration pour la convergence de la suite $\left(I_n:=\int_0^1 f(t^n)\text{d}t\right)_{n\in\N}$ ? Car je veux faire par $\epsilon$ et non par convergence dominée.
Soit $\epsilon\in\R_+^*$
Par continuité en $0$, il existe $\eta\in ]0,1[$ tel que pour tout $t\in [0,\eta[,\ \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\leqslant\dfrac{\epsilon}{2}$.
Puis on découpe avec Chasles et on majore pour obtenir $\lvert I_n-f(0)\rvert\leqslant \int_0^{\eta} \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t+\int_{\eta}^1\lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t$.
Or, $\int_0^{\eta} \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t\leqslant\dfrac{\epsilon}{2}$.
C'est pour la seconde intégrale que je galère. J'ai essayé le changement de variable $x=t^n$ pour obtenir $\int_{\eta}^1\lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t=\int_{\eta^n}^1\lvert f(x)-f(0)\rvert\left(\frac{1}{nx}\right) e^{\frac{1}{n}\mathrm{ln}(x)}\text{d}x$ mais la borne $\eta^n$ m'emmerde.
Pouvez-vous m'aider à nettoyer ma démonstration pour la convergence de la suite $\left(I_n:=\int_0^1 f(t^n)\text{d}t\right)_{n\in\N}$ ? Car je veux faire par $\epsilon$ et non par convergence dominée.
Soit $\epsilon\in\R_+^*$
Par continuité en $0$, il existe $\eta\in ]0,1[$ tel que pour tout $t\in [0,\eta[,\ \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\leqslant\dfrac{\epsilon}{2}$.
Puis on découpe avec Chasles et on majore pour obtenir $\lvert I_n-f(0)\rvert\leqslant \int_0^{\eta} \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t+\int_{\eta}^1\lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t$.
Or, $\int_0^{\eta} \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t\leqslant\dfrac{\epsilon}{2}$.
C'est pour la seconde intégrale que je galère. J'ai essayé le changement de variable $x=t^n$ pour obtenir $\int_{\eta}^1\lvert f(t^n)-f(0)\rvert\text{d}t=\int_{\eta^n}^1\lvert f(x)-f(0)\rvert\left(\frac{1}{nx}\right) e^{\frac{1}{n}\mathrm{ln}(x)}\text{d}x$ mais la borne $\eta^n$ m'emmerde.
Réponses
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On ne peut pas y arriver comme ça. Deux étapes.1) Rendre l'intégrale $\int_a^1 (f(t^n )-f(0))\, dt$ petite, uniformément en $n$, en prenant $a\in\, ]0,1[$ suffisamment proche de $1$. Pour cela utiliser que $f$ est bornée sur $[0,1]$.2) À $a$ fixé, rendre l'intégrale $\int_0^a (f(t^n )-f(0))\, dt$ petite en prenant $n$ grand (continuité de $f$ en $0$).
-
Merci pour la réponse.
Ton $a$ est-il égal à $1-\epsilon$ avec $\epsilon\in]0,1[$ ? -
Oui, ça peut marcher, sauf si tu cherches absolument à obtenir une majoration par $\varepsilon$ à la fin.
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Justement ahah, j'aime bien obtenir à la fin un truc propre $\leqslant\epsilon$ à la fin
Là, ça va être un truc tout moche $M\epsilon+(1-\epsilon)\epsilon$ sauf erreur. -
Ha je pense avoir presque trouvé.
Soit $\epsilon\in\, ]0,1[$.
On majore l'intégrale entre $1-\epsilon$ et $1$ par $\dfrac{M\epsilon}{2}$ avec $M\in\R_+^*$ un majorant de $t\mapsto\lvert f(t^n)-f(0)\rvert$ sur $[1-\epsilon,1]$.
Puis comme il existe $N\in\N$ tel que pour tout $n\geqslant N$ et pour tout $t\in [0,1-\epsilon]\subset [0,1[$, $\ \lvert f(t^n)-f(0)\rvert\leqslant\dfrac{M\epsilon}{2(1-\epsilon)}$, on majore la seconde intégrale entre $0$ et $1-\epsilon$ par $\dfrac{M\epsilon}{2}$.
D'où le résultat, sauf que ça ne tombe pas encore juste !
-
Prends autre chose que $1-\varepsilon$ au départ si tu veux retomber sur $\varepsilon$ à la fin.Sinon, ton truc tout moche tend vers $0$ quand $\varepsilon$ tend vers $0$ donc tu peux remplacer ton $\varepsilon$ par $\varepsilon'$ que tu choisis assez petit pour que "truc tout moche" soit plus petit que $\varepsilon$.
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