Espace $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $

Bonsoir à tous

Notons $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $ l'espace de Hilbert réel des suites réelles de carrés sommables, défini par, $$ \ell^2 ( \mathbb{R} ) = \{ \ (x_n)_{ n \geq 0 } \in \mathbb{R}^{ \mathbb{N} } \ | \ \displaystyle \sum_{ n \geq 0 } |x_n|^2 < + \infty \ \} $$ muni du produit scalaire, $ \langle (x_n)_{ n \geq 0 } , \ (y_n)_{ n \geq 0 } \rangle = \displaystyle \sum_{ n \geq 0 } x_n y_n $.
Notons que, $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $ est métrisable séparable, parce que, l'ensemble des suites presque nulles de rationnels est dense.
Notons aussi que, tout espace métrisable séparable $ X $ ( Par exemple, $ X $ est une variété topologique réelle ) admet un plongement topologique dans $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $. En effet, si $ (X,d) $ est un espace métrique contenant une suite dénombrable dense $ (x_n)_{n \geq 0} $, alors, l'application $ f \ : \ x \in X \mapsto \big( \frac{1}{n+1} \min \{ \ 1 , d(x,x_n) \ \} \big)_{ n \geq 0 } \in \ell^2 ( \mathbb{R} ) $ est un homéomorphisme de $ X $ sur son image dans $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $.

Ma question est de savoir qu'elle est $ Y $ l'espace qui présente une extension (au sens de l'inclusion), de l'espace métrisable et séparable, $ X $, tel que le diagramme suivant commute, $$ \xymatrix{
X \ar@{^{(}->}[d]_{i^{*}} \ar[r] & \ell^2 ( \mathbb{R})\vphantom{)_q} \ar@{^{(}->}[d]^i \\
Y \ar[r] & L^2 ( \mathbb{R} )
}
$$ où, les flèches horizontales sont des homéomorphismes sur leurs images respectivement dans $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $ et $ L^2 ( \mathbb{R} ) $ ?
Merci d'avance.

Réponses

  • Je réponds à la place de Pablo :

    Ah oui Georges tu as raison, qui est $i$ ? Tu peux m'aider ?
  • Pablo je ne comprends rien à tes questions.
    Mais dès le départ tu emploies une notation que personne n'utilise.
    $\cal{l^2}(\R)$ se note plutôt $\cal{l^2}(\N)$....
     
  • Pablo aime faire des diagrammes car il se prétend catégoricien, mais il ne comprend même pas que ses questions sont soient triviales, soient dénuées de sens (voire les deux). Il n'y a qu'à voir le dialogue de sourd dans ce fil, sur lequel je ne lui ai jamais dévoilé que sa question, telle qu'elle est posée, admet une réponse triviale et inintéressante.
  • ils sont beaux, ses fils où il est le seul intervenant, malheureusement il y a toujours quelqu'un qui casse le truc.
  • @Georges Abitbol, @raoul.S, @bd2017,

    Soit l'espace mesuré $ ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $, où, $ \mathcal{B} ( \mathbb{R} ) $ est la tribu borélienne de $ \mathbb{R} $, et $ \lambda $ est la mesure de Lebesgue relativement à $ \mathcal{B} ( \mathbb{R} ) $.
    Soit l'espace mesuré $ ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $, où, $ \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) $ est la tribu discrète de $ \mathbb{N} $ qui s'identifie à la trace de $ \mathcal{B} (\mathbb{R}) $ sur $ \mathbb{N} $, et $ \mu $ est la mesure de comptage, qui est la mesure trace de la mesure de Lebesgue $ \lambda $ sur $ \mathbb{N} $.
    Alors, l'application trace $ \mathrm{tr} \ : \ ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) \to ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $ induit une isométrie $ \mathrm{tr}^* \ : \ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) \to L^2 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $ de $ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $ sur son image par $ \mathrm{tr}^* $ dans $ L^2.( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $.
    Donc, Georges, ton $ i $ est simplement $ \mathrm{tr}^* $ et $ \ell^2 ( \mathbb{R} ) $ est simplement $ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $, @bd2017.
    Maintenant, $ \mathrm{tr}^* $ est défini par, $ \mathrm{tr}^* ( u ) = f $, pour $ u \in \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu )$, et $ f \in L^2 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $, tel que, $ \displaystyle \sum_{ n \geq 0 } |u_n|^2 = \displaystyle \int_{ \mathbb{R} } \mathrm{tr}_{ \mathrm{prol} }^* ( |f|^2 d \lambda ) < + \infty $ où, $ \mathrm{tr}_{ \mathrm{prol} }^* $ est le prolongement de la trace $ \mathrm{tr}^* \ : \ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) \to L^2 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} ( \mathbb{R} ) , \lambda ) $ sur $ \Omega^1 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} ( \mathbb{R} ) , \lambda ) $ qui est l'espace des $ 1 $ - formes différentielles sur $ \mathbb{R} $.
    Est ce que c'est ça ?

    Merci d'avance.
  • Pablo... tes médicaments. 8-)
  • La mesure de comptage serait la trace de la mesure de Lebesgue sur $\mathbb N$ ? On voit que tu as bien compris le concept de mesure de Lebesgue !
  • Oui, c'est vrai, la trace de la mesure de Lebesgue $ \lambda $ sur $ \mathbb{N} $ est la mesure nulle $ \mu = 0 $. Dommage.
    J'ai corrigé d'autres coquilles dans mon précédent message. Regardez les?
    Je réfléchirai minutieusement au problème que tu soulèves Poirot.
  • Bizarre, pourquoi on est pas encore dans Shtam ?
  • Comment est ce qu'on peut alors injecter isométriquement $ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $ dans $ L^2 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $ ?
    Merci d'avance.
  • C'est un grand classique sur les espaces de Hilbert. Tu devrais apprendre un peu (beaucoup) de maths avant de faire ça.
  • Poirot,
    Est ce que tu peux m'indiquer un endroit sur le net où on explique ça en détail ? Je n'arrive pas à le trouver moi. Le net semble être désert. Je me débrouillerai pour le reste.
    Merci.
  • Bonsoir,

    J'ai réfléchi à ce problème tout à l'heure, et en regardant la page $ 90 $ du pdf suivant, https://webusers.imj-prg.fr/~bernard.maurey/ts012/poly/lths.pdf , je me dit que peut être, pour montrer que, $ \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $ s'injecte isométriquement dans $ L^2 ( \mathbb{R} , \mathcal{B} (\mathbb{R}) , \lambda ) $, il suffit de montrer que le morphisme suivant, $ \psi \ : \ L^2 ( [0,2 \pi ] ) \to \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $ défini par, $ \psi (f) = ( \langle f , e_n \rangle )_{ n \geq 0 } \in \ell^2 ( \mathbb{N} , \mathcal{P} ( \mathbb{N} ) , \mu ) $, pour tout $ f \in L^2 ( [0, \pi ] ) $, où, $ e_n (t) = e^{int} $, pour tout $ n \in \mathbb{N} $, pour tout $ t \in [0,2 \pi ] $ ( $ \mathcal{B} = \{ \ e_n \ \}_{ n \geq 0 } $, est la base hilbertienne canonique de $ L^2 [0,2 \pi ] ) $ ) est une bijection isométrique, et que, $ L^2 ( [0, 2 \pi ] ) $ s'injecte isométriquement dans $ L^2 ( \mathbb{R} ) $. D'où, $ \ell^2 ( \mathbb{N} ) $ s'injecte isométriquement dans $ L^2 ( \mathbb{R} ) $. Est ce que c'est ça ?

    Merci d'avance.
  • Pourquoi $ L^2 ( [0,2 \pi ] ) = L^2 ( \mathbb{T} ) $ s'injecte isométriquement dans $ L^2 ( \mathbb{R} ) $ ?
    Merci d'avance.
  • Personne n'a raison contre un enfant qui pleure.


  • $ L^2 ( [0,2 \pi ] ) = L^2 ( \mathbb{T} ) $ s'injecte isométriquement dans $ L^2 ( \mathbb{R} ) $ en définissant le morphisme, $ \varphi \ : \ L^2 ( [0,2 \pi ] ) \to L^2 ( \mathbb{R} ) $ comme suit,
    $ \varphi (f) = f $, pour tout $ f \in L^2 ( [0,2 \pi ] ) $.
    Est ce que c'est ça ?
    Merci d’avance.
  • Revenons à notre question de départ,
    Quelle est $ Y $ tel que le diagramme tracé au début du fil est commutatif ?
    Merci d'avance.
  • Bonsoir,
    Comment montrer que les espaces $ L^p ( \mathbb{R} ) $ sont séparables pour $ p $ circulant dans $ [1 , + \infty [ $ ?
    Merci d'avance.
  • J'ai trouvé la réponse dans un livre. Il suffit de montrer que, $$ L^p ( \mathbb{R} ) = \overline{ \displaystyle \{ \ \displaystyle \sum_{ i=1 , \dots , n } r_i \mathrm{1}_{ [ p_i , q_i [ } \ | \ r_i , p_i , q_i \in \mathbb{Q} \ , \ n \in \mathbb{N} \ \displaystyle \} }^{ || \bullet ||_{p} } $$ avec, $ p_i < q_i < p_{i +1} $ pour tout $ i = 1 , \dots , n $.
  • Bonjour,

    C'est joli. Tu sais le faire en couleur ?

    Cordialement,

    Rescassol
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