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Soit (Ω,Σ)(\Omega, \Sigma) un espace mesurable. On dit que φ :Ω→R\varphi~:\Omega \rightarrow \mathbb{R} est une fonction simple ou étagée si φ\varphi est mesurable et ne prend qu’un nombre fini de valeurs, i.e. si φ\varphi s’écrit : φ=∑j∈Jcj1Ej,\varphi = \sum_{j \in J} c_{j} \mathbf{1}_{E_{j}}, où JJ est un ensemble fini, les ensembles EjE_{j} sont mesurables et où, pour i≠ji\neq j, ci≠cjc_{i} \neq c_{j} et Ei∩Ej=∅E_{i}\cap E_{j} = \emptyset. Soit φ\varphi une fonction simple positive. On rappelle que l’intégrale de φ\varphi par rapport à une mesure μ\mu est définie par : ∫Ωφ dμ=∫0∞μ(Sφ(t)) dt,\int_{\Omega} \varphi \,d\mu = \int_{0}^{\infty} \mu\left(S_{\varphi}(t) \right)\,dt, où Sφ(t)={x∈Ω,φ(x)>t}S_{\varphi}(t) = \{x\in \Omega, \varphi(x)>t\}.

1

Montrer que ∫Ωφ dμ=∑j∈Jcjμ(Ej).\int_{\Omega} \varphi \,d\mu = \sum_{j \in J} c_{j} \mu(E_{j}).

2

Montrer que pour toute fonction réelle mesurable positive, f∈M+(Ω,Σ)f \in \mathcal{M}^{+}(\Omega, \Sigma), il existe une suite {φn}n∈N\{\varphi_{n}\}_{n\in\mathbb{N}} de fonctions simples positives telle que :

3

[(a)] 0≤φn(x)≤φn+1(x)0 \leq \varphi_{n}(x) \leq \varphi_{n+1}(x) pour tout x∈Ωx\in\Omega et pour tout n∈Nn\in\mathbb{N} ;

4

[(b)] lim⁡n→+∞φn(x)=f(x)\lim_{n\rightarrow +\infty} \varphi_{n}(x) = f(x) pour tout x∈Ωx\in\Omega.

Exercice hp54

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