Limites uniformes de polynômes

Bonsoir,

Il est bien connu qu'une limite uniforme de polynômes sur $\mathbb R$ est un polynôme. Mais que dire d'une fonction $f: \mathbb R \rightarrow \mathbb R$ telle qu'il existe une suite $(P_n)_n$ de polynômes convergeant uniformément vers $f$ sur tout segment de $\mathbb R$ ?

Les fonctions développables en série entières de rayon de convergence infini sur $\mathbb R$ semblent être de bons candidats, mais je ne parviens pas à le montrer (c'est sûrement que la réponse est incomplète :) )

Auriez-vous des idées ?

Merci et bonne soirée !

Réponses

  • Que veux-tu exactement ? Etant donnée $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$, tu cherches une CNS du style :

    Il existe une suite de polynômes telle que pour tout segment la suite des restrictions converge uniformément vers la restriction de $f$.

    ssi

    $f$ est de telle régularité.

    ?

    Remarques :

    1. Si ta condition est remplie, alors ta fonction est nécessairement continue.

    2. Concernant tes "bons candidats", il y a justement un théorème de convergence uniforme sur tout segment dans l'intervalle ouvert de convergence. Voir un cours.

    3. Il reste à voir s'il n'y aurait pas d'autres candidats moins réguliers. As-tu réfléchis à une fonction continue sur $\mathbb{R}$ telle qu'il n'existe pas de suite de polynômes telle que sur tout segment etc. ?
  • Je pense qu'il s'agit exactement des fonctions continues. Tu prends un compact de la forme $[-n,n]$, tu sais que tu peux trouver un polynôme $P_n$ tel que $\sup|f(x)-P_n(x)|\leq 1/n$ sur $[-n,n]$.
  • Oui je cherche effectivement la CNS que vous évoquez ! Je sais que les "candidats" dont je parle fonctionnent mais il s'agit de voir la réciproque : sont-ils tous de cette forme ? J'ai juste l'impression que la condition de convergence uniforme sur tout segment est très restrictive...
  • @MrJ Je n'avais effectivement pas pensé à cela !!
  • Je pense que la CNS est continue, tout simplement. Elle est nécessaire car la convergence uniforme préserve la continuité, donc ta fonction est continue sur tout segment, et finalement sur $\mathbb R$. Et réciproquement, une fonction continue sur $\mathbb R$ est limite uniforme de polynômes sur tout segment de $\mathbb R$ par le théorème de Weierstrass.
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