Figure
10
Avant-propos
11
Notations
15
I Rappels et préliminaires19
1 Intégrale au sens de Riemann
21
1.1 Intégrale des fonctions en escalier21
1.2 Fonctions intégrables au sens de Riemann22
1.3 Fonctions réglées24
1.4 Intégrale de Riemann et calcul de primitive26
1.5 Changement de variable et intégration par parties26
1.6 Formules de la moyenne27
1.7 Sommes de Riemann28
1.8 L'espace semi-normé F ([a, b], K)29
1.9 Intégrales dépendant d'un paramètre29
1.10 Exercices32
2 Éléments de théorie des cardinaux
37
2.1 Cardinaux37
2.2 Ensembles dénombrables39
2.3 Exercices43
3 Quelques compléments de topologie
45
3.1 La droite achevée45
3.2 Limite supérieure et limite inférieure47
3.3 Topologie sur un ensemble. Espace métrique49
3.4 Base dénombrable d'ouverts, séparabilité50
3.5 Exemples de constructions de topologies51
3.5.1 Topologie induite51
3.5.2 Topologie produit51
3.6 Distance d'un point à un ensemble52
3.7 Exercices53
II Théorie de la mesure55
Sur une généralisation de l'intégrale définie (par H. Lebesgue)58
4 Tribu de parties d'un ensemble
61
4.1 Tribu, tribu borélienne63
4.2 Autres exemples de tribus66
4.2.1 Tribu image-réciproque66
4.2.2 Tribu image66
4.3 Lemme de transport66
4.4 Exercices68
5 Fonctions mesurables
69
5.1 Définitions69
5.2 Opérations sur les fonctions mesurables71
5.3 Fonctions étagées sur un espace mesurable74
5.4 Exercices76
6 Mesure positive sur un espace mesurable
79
6.1 Définition et exemples79
6.1.1 Propriétés essentielles81
6.1.2 Application à la mesure de Lebesgue sur R83
6.2 Caractérisation d'une mesure. Unicité84
6.2.1 Un théorème de classe monotone84
6.2.2 Application à la caractérisation d'une mesure85
6.3 Construction de mesures par prolongement (I)87
6.3.1 Théorème de prolongement de Carathéodory87
6.3.2 Principes de construction de la mesure de Lebesgue sur R88
6.4 Régularité de la mesure de Lebesgue89
6.5 ♣ Construction de mesures par prolongement (II)90
6.5.1 Démonstration du théorème de Carathéodory90
6.5.2 Construction de mesures sur R : Lebesgue, Stieltjes96
6.6 ♣ Régularité d'une mesure sur un espace métrique103
6.6.1 Le cas d'une mesure finie103
6.6.2 Le cas d'une mesure ?-finie105
6.6.3 Régularité des mesures de Borel107
6.6.4 Régularité des mesures finies sur un espace polonais109
6.6.5 Application à la caractérisation des mesures110
6.7 Exercices110
III Intégrale de Lebesgue117
7 Intégrale par rapport à une mesure positive
119
7.1 Intégrale d'une fonction étagée positive119
7.2 Intégrale d'une fonction mesurable positive123
7.3 L'espace L1K(μ) des fonctions intégrables128
7.4 Intégrales de Riemann et de Lebesgue sur un intervalle compact131
7.5 Exercices134
8 Théorèmes de convergence et applications
137
8.1 Lemme de Fatou et théorème de convergence dominée137
8.2 Application aux séries de fonctions143
8.3 Intégrales dépendant d'un paramètre144
8.4 Mesures à densité : première approche151
8.5 Exercices153
9 Espaces LP
163
9.1 Espaces LpK(μ) : définition et premières propriétés163
9.2 Inégalités de Hôlder et de Minkowski164
9.3 Les espaces de Banach LPK(μ), 1 ≤ p < + ?170
9.3.1 Préliminaires sur les espaces semi-normés170
9.3.2 Construction et propriétés171
9.4 Théorèmes de densité dans les LpK(μ), 1 ≤ p < + ∞, (I)175
9.5 L'espace L?K(μ) (μ≠ 0)180
9.6 Propriétés hilbertiennes de L2K(μ)185
9.6.1 L'espace de Hilbert L2K(μ)185
9.6.2 Théorème de projection186
9.6.3 Représentation d'une forme linéaire continue187
9.7 ♣ Théorèmes de densité dans les LpK(μ), p< + ∞, (II)188
9.7.1 Densité des fonctions lipschitziennes dans LpK(μ)188
9.7.2 Densité des fonctions lipschitziennes à support compact190
9.7.3 Théorème de Lusin190
9.8 Exercices194
10 Théorèmes de représentation et applications
199
10.1 ♣ Théorème de représentation de Riesz199
10.1.1 Cas des formes linéaires positives199
10.1.2 Mesures de Radon207
10.2 Théorème de Radon-Nikodym211
10.2.1 Le cas d'une mesure de référence ? finie212
10.2.2 Extension au cadre ?-fini214
10.3 Dualité Lp-Lq215
10.3.1 Formes linéaires réelles positives215
10.3.2 Formes linéaires réelles ou complexes217
10.4 Interpolation sur les espaces Lp218
10.5 Exercices223
11 Mesure produit. Théorèmes de Fubini
229
11.1 Tribu produit229
11.1.1 Définition, premières propriétés229
11.1.2 Le cas des tribus boréliennes231
11.1.3 Section d'un élément de la tribu produit233
11.2 Mesure produit de mesures ?-finies233
11.2.1 Construction et caractérisation233
11.2.2 Construction de la mesure de Lebesgue >d, d ≥ 2236
11.3 Théorèmes de Fubini237
11.4 ♣ Produit infini de mesures de probabilité243
11.5 Exercices245
12 Mesure image. Changement de variables
253
12.1 Mesure image253
12.2 Théorème général de changement de variables257
12.3 ♣ Application : le degré topologique de Brouwer267
12.4 Exercices273
13 Mesure complétée, tribu de Lebesgue, ensemble de Cantor
279
13.1 Complétion d'une mesure279
13.2 Tribu de Lebesgue282
13.3 Ensemble de Cantor, fonction de Lebesgue, applications284
13.4 ♣ Produit de mesures complètes. Complétion d'un produit289
13.5 ♣ Complétion et fonctions mesurables290
IV Convolution. Transformées de Fourier et de Laplace293
14 Convolution et applications
295
14.1 Opérateurs de translation sur les fonctions295
14.2 Convolution sur Rd297
14.2.1 Le cas positif297
14.2.2 Cadre général299
14.3 Conditions d'existence et propriétés301
14.4 Approximation de l'unité306
14.5 Régularisation par convolution309
14.6 Autres convolutions313
14.6.1 ... de fonctions313
14.6.2 Convolution de mesures positives σ-finies314
14.7 Exercices315
15 Transformées de Fourier et de Laplace
319
15.1 Définition et premières propriétés320
15.2 Injectivité et formule d'inversion327
15.3 Transformée de Fourier-Plancherel335
15.4 Transformée de Laplace337
15.4.1 Définitions et premiers exemples337
15.4.2 Propriétés de la transformée de Laplace338
15.4.3 Inversion de Laplace342
15.4.4 Exemples issus des probabilités343
15.5 Exercices344
V QCM et problèmes d'examens363
16 Questionnaires à choix multiples
365
16.1 QCM 1366
16.2 QCM 2367
16.3 QCM 3368
16.4 QCM 4369
16.5 QCM 5370
16.6 QCM 6371
17 Quelques problèmes
373
17.1 Problème 1373
17.2 Problème 2374
17.3 Problème 3375
17.4 Problème 4376
17.5 Problème 5378
17.6 Problème 6379
17.7 Problème 7381
17.8 Problème 8382
17.9 Problème 9384
17.10 Problème 10386
17.11 Problème 11387
VI Solutions des exercices et réponses aux QCM389
18 Solutions des exercices
391
19 Réponses aux QCM
421
Bibliographie
425