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Semaine 3, L2 Intégrales

16 octobre 2007

 III) Fonctions à valeurs complexes

Définition. Soit f une fonction de delim{[}{a,b}{]} à valeurs complexes. La fonction f est intégrable au sens de Riemann si et seulement Re(f) et Im(f) (parties réelle et complexe de la fonction) sont intégrables au sens de Riemann sur l’intervalle delim{[}{a,b}{]}. Dans ce cas on définit int{a}{b}{f(x)dx}=int{a}{b}{Re(f)(x)dx}+i int{a}{b}{Im(f)(x)dx}.

Propriétés. Les propriétés vues précédemment dans le cas des fonctions à valeurs réelles subsistent. De plus on a l’inégalité pour toute fonction à valeurs complexes intégrables sur l’intervalle delim{[}{a,b}{]} delim{|}{int{a}{b}{f(x)}}{|} le int{a}{b}{delim{|}{f(x)}{|}dx}

IV) Cauchy-Schwarz, Minkowski et inégalité de la moyenne

1) Cauchy-Scwarz et Minkowski

Proposition, inégalité de Cauchy-Schwarz. Soient f et g deux fonctions intégrables au sens de Riemann sur l’intervalle delim{[}{a,b}{]}. Alors la fonction fg est intégrable et on a l’inégalité
int{a}{b}{f(x)g(x)dx} le (int{a}{b}{f^2(x)dx})^{1/2} (int{a}{b}{g^2(x)dx})^{1/2}

Remarque. Le produit de deux fonctions intégrables est intégrable

Proposition, inégalité de Minkowski (int{a}{b}{(f(x)+g(x))^2 dx})^{1/2} le (int{a}{b}{f^2(x)dx})^{1/2}+(int{a}{b}{g^2(x)dx})^{1/2}

2) Inégalité de la moyenne

Proposition. Soient f et g deux fonctions intégrables au sens de Riemann sur l’intervalle delim{[}{a,b}{]} telles que g ge 0. Alors on a l’inégalité inf (f) int{a}{b}{g(x)dx} le int{a}{b}{f(x)g(x)dx} le sup(f) int{a}{b}{g(x)dx}. Si de plus f est continue alors il existe c in delim{[}{a,b}{]} tel que f(c) int{a}{b}{g(x)dx}=int{a}{b}{f(x)g(x)dx}

Définition. Soit f une fonction continue sur delim{[}{a,b}{]} (donc intégrable). Alors il existe c in delim{[}{a,b}{]} tel que f(c) =1/{b-a} int{a}{b}{f(x)dx}. Cette quantité est appelée valeur moyenne de f.

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