Convergence en mesure et propriétés

Bonjour, j'avais une question concernant la convergence en mesure, si on considère un espace mesuré $(E,\mathcal{A},\mu)$ ($\mu(E) \in [0;+\infty]$) et si $(f_n)_{n \in \mathbb{N}}$ est une suite de fonctions mesurables à valeurs réelles et qui converge en mesure vers une fonction mesurable $f$, alors on sait qu'il existe une sous-suite de $(f_n)_{n \in \mathbb{N}}$ qui converge $\mu-p.p$ vers $f$. Le point-clé de la preuve est que
$\lim_n\mu(\left\{|f_n-f|>\epsilon \right\})=0,$ c'est-à-dire $$
\forall \epsilon >0,\ \forall \eta >0,\ \exists n_0 \in \mathbb{N},\ \forall n \geq n_0,\ \mu(\left\{|f_n-f|>\epsilon \right\}) \leq \eta. \qquad (P)

$$ Ma question est : la dernière proposition $(P)$ est la définition de la limite d'une suite réelle convergeant vers 0, mais $\mu$ peut prendre la valeur $+\infty$, alors pourquoi on a le droit d'écrire la proposition $(P)$ (Il me semble qu'on a pris la valeur absolue $|.|$ comme distance sur $[0,+\infty]$) ? Il n'y aura pas de problèmes, par exemple s'il existe $p \in \mathbb{N}$ telle que $\mu(\left\{|f_p-f|>\epsilon \right\})=+\infty$ (qui ne peut pas être majoré par $\eta$) ?

Merci.

Réponses

  • Tu t'embrouilles pour rien. Si tu supposes que la suite $(\mu(\{|f-f_n| > \varepsilon\}))_n$ converge vers $0$, cela sous-entend qu'à partir d'un certain rang, l'inégalité dont il est question dans (P) est vérifiée, et en particulier que $\mu(\{|f-f_n| > \varepsilon\})$ n'est pas infini.
  • Ne faut-il pas définir une distance sur $[0,+\infty]$, pour parler de la limite $\lim_n \mu(\{|f-f_n| > \epsilon\})$? ou la norme usuelle sur $\mathbb{R}$ suffira-elle et pourquoi? En fait ($[0,+\infty],|.|$) est-il un espace metrique?
  • Pas au sens usuel, mais on s'en fiche. Pourquoi ne veux-tu pas accepter la condition (P) comme quelque chose qui est soit vrai, soit faux ? Si (P) est vérifiée, alors au moins à partir d'un certain rang les $\mu(\{|f-f_n| > \epsilon\})$ sont finis, et on peut parler de la convergence de cette suite de réels. Personne ne te parle de limite de suite d'éléments de $\overline{\mathbb R}$. Effectivement on peut munir $\overline{\mathbb R}$ d'une topologie "prolongeant" celle de $\mathbb R$, où une base de voisinages de $-\infty$ est $$\{[-\infty, a[ \mid a \in \mathbb R\}$$ et une base de voisinages de $+\infty$ est $$\{]a, +\infty] \mid a \in \mathbb R\},$$ mais tu n'as pas besoin de savoir ça pour comprendre ce que veut dire $$\lim_{n \to +\infty} \mu(\{|f-f_n| > \epsilon\}) = 0,$$ c'est-à-dire la condition (P).
  • Merci pour l'aide!
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