Suites de fonctions

Exercices pour assimiler le cours : Fiche n°1 - Exercice 2

5 min
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Soit (fn)n(f_n)_n une suite de fonctions définies sur un intervalle II.
Question 1

Démontrer que si (fn)n(f_n)_n converge uniformément vers une fonction ff sur II, alors cette suite converge simplement vers ff sur II.

Correction
Soit xIx\in I. On a :  0fn(x)f(x)fnf\ 0\le\big|f_n(x)-f(x)\big|\le\big\|f_n-f\big\|_{\infty}.
Comme (fn)n(f_n)_n converge uniformément vers ff sur II, alors fnfn+0\big\|f_n-f\big\|_{\infty}\underset{n\to+\infty}\longrightarrow 0.
D'où,  fn(x)f(x)n+0\ \big|f_n(x)-f(x)\big|\underset{n\to+\infty}\longrightarrow 0 et donc  (fn(x)f(x))n+0\ \big(f_n(x)-f(x)\big)\underset{n\to+\infty}\longrightarrow 0, ou encore limn+(fn(x))=f(x)\lim_{n\to+\infty}\big(f_n(x)\big)=f(x) pour tout xIx\in I.
C'est-à-dire, (fn)n(f_n)_n converge simplement vers ff sur II.