On considère l'espace des fonctions définies sur à valeurs dans . Soit le sous-ensemble des fonctions continues.
On définit les deux classes de fonctions suivantes :
Pour toute fonction et tout entier naturel , on définit l'application par :
Pour la question 1, se ramener à la caractérisation de la continuité par les images réciproques de fermés (ou d'intervalles fermés).
Pour la question 2, montrer que est -lipschitzienne en utilisant l'inégalité triangulaire sur la distance.
Pour la question 3, dans le sens direct, utiliser la compacité de ou le fait que si n'est pas dans un fermé, il existe un voisinage qui n'intersecte pas ce fermé.
Pour la question 4, utiliser le résultat de la question 3 en remarquant que la limite d'une suite croissante est sa borne supérieure.
Caractérisation topologique de la continuité (image réciproque de fermés).
Propriété de Lipschitz pour la régularisée de Moreau-Yosida.
Lien entre limite simple de suite croissante et borne supérieure.
Résolution.
Vérifier la fermeture de l'image réciproque pour tout type de borne.
La régularisée inf-convolutive préserve la monotonie et induit le caractère lipschitzien.