Notions de petitesse, géométrie des espaces de Banach et hypercyclicité

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Sous la direction de Jean Esterle, Etienne Matheron
Thèse soutenue le 15 juin 2009: Bordeaux 1
Il existe de nombreuses notions de petitesse en analyse. On considère trois d'entre elles: la Haar-négligeabilité, la Gauss-négligeabilité et la sigma-porosité. On étudie à quelles conditions le cône positif d'une base de Schauder est Haar-négligeable, et ce que cela entraîne pour l'espace de Banach associé. On étudie également sous quelles conditions l'ensemble des vecteurs non-hypercycliques d'un opérateur hypercyclique est Haar-négligeable ou sigma-poreux.
-Haar-négligeabilité
-Hypercyclicité
-Gauss-négligeabilité
-Espace de Banach
-Porosité
-Base de Schauder
There are many notions of smallness in Analysis. We will consider three of them: Haar-negligeability, Gauss-negligeability and sigma-porosity. We will study on which conditions the positive cone of a Schauder basis is Haar-null, and its consequence on the Banach space. We will also study on which conditions the set of non-hypercyclic vectors of an hypercyclic operator is Haar-null or sigma-porous.
-Haar-negligeability
-Hypercyclicity
-Gauss-negligeability
-Porosity
-Banach space
-Schauder basis
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13803/document
Publié le : jeudi 27 octobre 2011
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1
Soutenue le 15/06/2009
Num´erodordre:3803
Th`esepr´esent´ee`alUniversit´edeBordeaux1
Ecole Doctorale de Math´ematiques et Informatique de Bordeaux
par MOREAU Pierre
Pour obtenir le grade de de Docteur de Math´ematiques
espaces
g´eome´triedes hypercyclicit´e
Notions de petitesse, de Banach et
The`sedirig´eeparESTERLEJeanetMATHERONEtienne
Jury : DEVILLE Robert, Professeur d’Universit´e, Universit´e de Bordeaux 1 ESTERLEJean,ProfesseurdUniversit´e,Universite´deBordeaux1 KUPINStanislav,MaˆıtredeConfe´rences,Universit´eAix-Marseille1 LANCIENGilles,ProfesseurdUniversit´e,Universite´deFranche-Comt´e LEFEVRE Pascal, Professeur d’Universit´e, Universit´e d’Artois MATHERON Etienne, Professeur d’Universit´e, Universit´e d’Artois
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46 49 56 57 62
Haar-ne´gligeabilite´etbasesdeSchauder 3.1 Rappels sur les Bases de Schauder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2Coˆnecontenantuntranslat´edetoutcompact............... 3.3Haar-n´egligeabilite´ducoˆnepositifassoci´ea`unebasedeSchauder.... 3.3.1 Condition su!r-aaegnntsaeHede´ti....egilliba......... ´ 3.3.2 Conditions n´ecessaires de non-Haar n´egligeabilit´e, application aux bases sym´etriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3c0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -saturation . 3.3.4 Un exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Structure des quotients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Mesures gaussiennes et cˆones positifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Notions de petitesse et Hypercyclicit´e 4.1 Hypercyclicit´e . . . . . . . . . . . . . . . . a po s n 4.2 Shifts ` id on!-poreux hypercycliques 4.3 Un crit`ere de!orop-...e´tis....... 4.4 Haar-n´egligeabilit´e . . . . . . . . . . . . .
37 38 42 45 45
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27 28 33
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Le 2.1 2.2
theore`medeMatouskova-Stegall ´ Preuve de (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Preuve de (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70 70 72 75 79
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7 7 15 18 18 21 22 22 23
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Notions de petitesse 1.1Haar-ne´gligeabilit´e................... 1.2 Bor´eliens non Haar-n´egligeables et non compactivores 1.3Gauss-ne´gligeabiliteet!-po..........isor.e´t ´ 1.3.1 Gauss-n´egli bilit´ gea e . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2! . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-porosit´e . 1.4 Complexit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1Ge´ne´ralit´es................... 1.4.2Complexit´edesferme´sGauss-n´egligeables..
matieres `
2
Table
des
Introduction
Il existe de nombreuses notions de petitesse en analyse, la plus classique d’entre ellese´tantlapetitesseausensdeBaire:unepartieestpetiteausensdeBairesielleest incluse dans le compl´ementaire d’unG!dense. Cette notion caract´erise un comportement global, elle ne permet pas de quantifier la taille des ensembles. Ceci peut ˆetre accompli en dimensionniegraˆcea`lamesuredeLebesgueetpeuts´etendreauxespaceslocalement compactsgrˆaceauxmesuresdeHaar,cest`adirelesmesuresbor´eliennesinvariantes par translation ; “ˆetre de mesure de Haar nulle” est donc une autre notion naturelle de petitesse. Dans un espace qui n’est pas localement compact, l’absence de mesure de Haar ne permet pas d’utiliser cette notion. En I972, Christensen a introduit ([C]) la notion de Haar-n´egligeabilit´e dans les groupes ab´elienspolonais(compl`etementm´etrisablesets´eparables):unepartiebor´eliennedun tel groupe est dite Haar-n´egligeable s’il existe une mesure de probabilit´e qui s’annule sur cette partie et sur tous ses translat´es. On dit alors d’une telle mesure qu’elle est une me-sure test pour la partie. Cette notion co¨ıncide, quand le groupe est localement compact, aveccelledemesuredeHaarnulle.LaHaar-n´egligeabilite´aservidansl´etudedela di"acitnooncnalssiienneeteipschitzitcnlsnode´tofseabtilili´eneredsecapesesedirean´lin-Banach, on trouvera dans les chapitres 6 et 7 de [BL] beaucoup d’informations `a ce sujet.
Ilestpluse´tonnantdevoirquelaHaar-n´egligeabilit´epermetdobtenirdesinforma-tionssurlage´ome´triedesespacesdeBanach.Ondoitcetteapproche`aMatouskovaet Stegallqui,danslesarticles[MS]et[M3],ontli´elar´eexivit´edunespacedeBanacha ` laHaar-ne´gligeabilit´edesespartiesconvexes,ferm´eesetdinte´rieurvide.Lesprincipaux ´sultatssurcesujetpeuventˆetreregroup´esdansle´nonce´suivant: re Soit X un espace de Banach s´eparable. 1.SiXestr´eexifalorstoutepartieconvexe,ferm´eeetdinte´rieurvidedeXest Haar-ne´gligeable. 2. Si X est non r´eflexif, il existe une partie convexe, ferm´ee et d’int´erieur vide de X qui contient un translat´e de toute partie compacte de X.
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` TABLE DES MATIERES
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En particulier, X est r´eflexif si et seulement si toute partie convexe, ferm ee et d’int´erieur ´ vide de X est Haar-n´egligeable.
Lepremierchapitredecetteth`eseestconsacre´ea`lapre´sentationg´ene´raledecer-tainesnotionsdepetitesse.Danslasection1.1,ondonneraunepr´esentationde´taille´e de la Haar-n´egligeabilit´e, notamment du fait que contenir un translat´e de tout compact entraˆınelanonHaar-n´egligeabilite´,etondiscuteradelar´eciproquedanslasection1.2. Danslasection1.3,onpr´esenterabrie`vementdeuxautresnotionsdepetitesse:la!-porosit´eetlaGauss-n´egligeabilite´.Enn,nousmontreronsdans1.4quedansunespace deBanachse´parableXegn´gelileabsedecapseseitrapsl,egbageil.i.eel(s´eesferms-n´Gaus pourtoutemesureGausiennenon-d´eg´ene´r´eesurX) est une partie non-bor´elienne dans l’espace des parties fermees deX. ´
Lesecondchapitredecetteth`eseestconsacre´ea`lad´emonstrationduth´eor`emede Matouskova et Stegall. Il y a dans cette d´emonstration un type particulier de convexe ferme´etdinte´rieurvidequijoueunrˆoleclef:lecoˆnepositifassoci´ea`unebasede Schauder.IlestalorsnatureldesedemanderquellessontlesbasesdeSchauder`acoˆne Haar-n´egligeable et ce que cela entraˆıne pour la structure de l’espace de Banach. Ces questions seront trait´ees dans le troisi`eme chapitre.
Avant de commencer ` traiter ces questions, nous donne rons dans 3.1 les principales a de´nitionsetpropri´et´esdesbasesdeSchauder,ainsiquelalistedesr´esultatsde´j`aconnus surlaHaar-ne´gligeabilite´ducˆone,notammentquelecˆonepositifdelabasecanonique delpaelbpeuon-e´lggiestHaarrp!silare´.3snadset2etnorne´gatluesstesscesr´1ou.T ´ 3.3. Il y a deux approches pour tester la Haar-n´egligeabilit´e d’une partie : soit mon-trer qu’elle contient un translat´e de tout compact et dans ce cas cette partie n’est pas H´ligeable,soitconstruireunemesuretest,cequiimpliquelaHaar-n´egligeabilite´ aar-neg de cette partie ; c’est ce qui sera fait respectivement dans 3.2 et 3.3.
Nous´etablironsdans3.2uneconditionn´ecessaireetsu!sante pour que le c one ˆ contienne un translat´e de tout compact, condition qui implique que la base canonique dec0silamronltnodee´ioitndcoetleelnnedcSabesreniahdueseuletlaseitntnoˆceocen un translat´e de tout compact. Il existe n´eanmoins d’autres bases, non inconditionnelles, quiv´erientcecietnousenverronsunexemple.Cer´esultat,danslecasdesbasesincon-ditionnelles,nelaissequedeuxpossibilit´espourlaHaar-n´egligeabilite´ducoˆne:soitla basecanoniqueestlaseulebasedeSchauderinconditionnelleetnormalis´eedontlecoˆne n’est pas Haar-n´egligeable, soit il existe une base de Schauder inconditionnelle et nor-malise´edontlecˆonenestpasHaar-n´egligeablemaisquinecontientpasuntranslat´ede toutcompact.Cesdeuxpossibilit´esontleurinterˆet:lapremie`reparcequelledonnerait ´ une caract´erisation surprenante de la base canonique dec0, ce que les r´esultats suivants
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