Soit un intervalle de et une suite de fonctions continues de dans . On suppose que la suite converge uniformément vers une fonction sur .
Pour la question 1, on pourra étudier la fonction et vérifier qu'elle est lipschitzienne (ou uniformément continue) sur .
Pour la question 2, revenir à la définition de la convergence uniforme et utiliser la définition de l'uniforme continuité (théorème de Heine ou propriété globale).
Uniforme continuité de la fonction de composition.
Utilisation de la norme infinie .
Résolution.
Étudions la différence . On a . La fonction est dérivable sur et . On remarque que pour tout (en effet, et ). D'après l'inégalité des accroissements finis, est -lipschitzienne sur . Ainsi :
En passant au supremum sur , on obtient :
Comme , on en déduit que , d'où la convergence uniforme de vers .
Puisque , il existe un rang tel que pour tout , . Alors, pour tout et pour tout , on a , ce qui implique :
Ceci étant vrai pour tout , on a . Ainsi, \boxed{\text{l'uniforme continuité de } \varphi \text{ est une condition suffisante.}}
Confondre continuité simple et uniforme continuité sur un domaine non compact.
La convergence uniforme est préservée par composition avec une fonction uniformément continue.