Inégalité stricte dans le lemme de Fatou
Bonsoir,
Voilà dans un exercice on me demande d'appliquer le lemme de Fatou sur la suite de fonctions: $(f_n)_{n \in \mathbb{N}}$ telle que $f_{2n} = \mathbb{1}_A$ et $f_{2n+1}=\mathbb{1}_A^c$ où $A \in \mathcal{A}$ et $(X,\mathcal{A},\mu)$ espace mesuré où $\mu(A)>0$ et $\mu(A^c)>0$
L'exercice nous demande d'en tirer une conséquence. J'intuite que c'est un exemple d'inégalité stricte dans le lemme de Fatou.
La limite inférieur des intégrales des $f_n$ vaut le minimum entre $\mu(A)$ et $\mu(A^c)$ . Donc strictement positif.
Donc suivant ce que j'ai intuité, je pense qu'il faut montrer que l'intégrale de la limite inférieur des $f_n$ vaut 0. Cependant je ne vois pas pourquoi cela vaudrait 0.
En particulier je ne vois pas pourquoi la limite inférieur des $f_n$ vaudrait 0.
Je vous remercie par avance pour toute indication qui me permettrait de venir à bout de l'exercice,
Cordialement
Marie
Voilà dans un exercice on me demande d'appliquer le lemme de Fatou sur la suite de fonctions: $(f_n)_{n \in \mathbb{N}}$ telle que $f_{2n} = \mathbb{1}_A$ et $f_{2n+1}=\mathbb{1}_A^c$ où $A \in \mathcal{A}$ et $(X,\mathcal{A},\mu)$ espace mesuré où $\mu(A)>0$ et $\mu(A^c)>0$
L'exercice nous demande d'en tirer une conséquence. J'intuite que c'est un exemple d'inégalité stricte dans le lemme de Fatou.
La limite inférieur des intégrales des $f_n$ vaut le minimum entre $\mu(A)$ et $\mu(A^c)$ . Donc strictement positif.
Donc suivant ce que j'ai intuité, je pense qu'il faut montrer que l'intégrale de la limite inférieur des $f_n$ vaut 0. Cependant je ne vois pas pourquoi cela vaudrait 0.
En particulier je ne vois pas pourquoi la limite inférieur des $f_n$ vaudrait 0.
Je vous remercie par avance pour toute indication qui me permettrait de venir à bout de l'exercice,
Cordialement
Marie
Réponses
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Pour $x$ fixé, la suite $(f_n(x))_{n\in\N}$ passe alternativement de $0$ à $1$ et vice-versa. Quelle est sa plus petite valeur d'adhérence (= limite d'une suite extraite) ?
-
Oui je suis bien d'accord que 0 est la plus petite valeur d'adhérence et donc la liminf de $f_n (x)$ est 0.
Donc quand on écrit le lemme de Fatou, le membre de gauche de l'inégalité il faut bien écrire l'intégrale de la limite inférieur de $f_n (x)$. (Moi je sous entendais encore que c'était la limite inférieur de la suite $(f_n)_{n \in \mathbb{N}}$ qui n'est donc pas 0). -
La limite inférieure de la fonction $f_n$ est la fonction nulle parce qu'en tout point $x$, $0$ est la plus petite des (deux) valeurs d'adhérence de la suite $(f_n(x))$. Qu'est-ce qui te pose problème ici ? (La suite est évidente et tu l'as déjà comprise : l'intégrale de $0$ vaut $0$.)
NB: Situation analogue : soit $u_n = \frac{1+(-1)^n}2$ et $v_n=\frac{1+(-1)^{n+1}}2$ ($n\in\N$). On a : $u_n+v_n=1$ pour tout $n$ donc $\liminf(u_n+v_n)=1$. Mais $\liminf u_n+\liminf v_n=0+0$. -
Je viens de comprendre en fait, je ne voyais pas la limite inférieure des $f_n$ comme une application dans ma tête.
Merci de votre aide, effectivement puisque c'est valable pour tout $x$ : liminf des $f_n$ est donc la fonction nulle.
Cordialement. -
Parfait. (J'aurais dû écrire « la limite inférieure de la suite de fonctions $(f_n)$ » plus haut.)
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