INTÉGRATION



Pourquoi une nouvelle théorie de l'intégration ? L'intégrale de Riemann ne suffit-elle pas à intégrer la plupart des fonctions connues avec une bonne intuition ? Il est sans doute important de répondre à ces deux questions avant d'aborder un cours d'intégration de licence de mathématiques... Nous renvoyons le lecteur à l'introduction de ce travail pour plus de motivations et une présentation de la mesure de Lebesgue. L'intégration est une théorie fondamentale dont les bases furent élaborées au début du vingtième siècle par Henri Lebesgue, Beppo Levi , Pierre Fatou et plusieurs autres mathématiciens.


Introduction.  Nous donnons dans cette introduction quelques motivations pour aborder la théorie de la mesure. En particulier, nous montrons l'incomplétude de la théorie de l'intégrale de Riemann et nous mettons l'accent sur deux aspects essentiels de la théorie de Lebesgue. D'abord, le fait que cette théorie fournisse un espace fonctionnel, l'espace L1 , espace des fonctions intégrables, qui est un espace de Banach, constitue une avancée considérable. En outre, le théorème de convergence dominée est de manipulation très aisée et permet de répondre à beaucoup de questions de convergence.

Chapitre 1. Théorie générale de l'intégration.  Le chapitre 1 donne une présentation détaillée de la théorie générale de l'intégration avec les théorèmes fondamentaux de convergence (Beppo-Levi, Fatou, Lebesgue).

Chapitre 2. Construction de la mesure de Lebesgue.   Le chapitre 2, plus difficile, est consacré à la construction effective de la mesure de Lebesgue ; la démonstration du théorème de représentation de Riesz peut être omise en première lecture, et d'ailleurs, nous l'avons toujours reportée à une supplémentaire 13ième semaine, par le truchement d'un exposé de deux heures effectué par deux étudiants.

Chapitre 3. Espaces de fonctions intégrables.  Le chapitre 3 présente les espaces fonctionnels dont il a déjà été question plus haut, établit les inégalités classiques de Jensen, Hölder et Minkowski. Nous y étudions également les intégrales dépendant d'un paramètre, en distinguant la continuité et différentiabilité réelle de l'holomorphie. Nous développons plusieurs exemples comme la fonction Gamma et la fonction Zeta. Bien que la transformation de Fourier ne soit pas traitée en détail ici, nous donnons une preuve simple du lemme de Riemann-Lebesgue.

Chapitre 4. Intégration sur un produit cartésien.  Le chapitre 4 est consacré aux intégrales multiples et, en particulier, aux théorèmes de Fubini-Tonelli.

Chapitre 5. Difféomorphismes d'ouverts et intégration.   Le chapitre 5 établit des théorèmes de changement de variables et notamment les théorèmes de passage en coordonnées polaires en toute dimension.

Chapitre 6. Convolution.  Le chapitre 6 est consacré à la convolution et, outre les définitions de base, nous y donnons la preuve de l'inégalité de Young.

Bibliographie

Fascicule d'exercices          QUATRE-VINGTS EXERCICES CORRIGÉS

Archives des examens avec leurs corrigés


Quelques liens utiles. Comment intégrer Arcsin 1/x ? Le site de Wolfram Research Integrator vous apporte la réponse. Ce site est riche d'informations diverses, mais vous devrez vous conformer à la notation exigée et écrire notamment ArcSin[1/x]. Une mine d'informations biographiques sur des mathématiciens se trouve sur le site britannique History

dernière mise à jour : 21.9.2004