Prolongement harmonique

(Oral Ens Mp/Mpi)

On note {E} l’ensemble des fonctions continues et {2\pi}-périodiques de {\mathbb{R}} dans {\mathbb{R}}. Pour {0\leqslant r\lt 1}, on pose : {P(r,\theta)=\sum_{k\in\mathbb{Z}}r^{|k|}e^{ik\theta},}le terme d’indice {0} étant égal à {1}. Pour {f\in E}, on définit : {A_r(f)(x)=\dfrac1{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}P(r,x-\theta)f(\theta)\mathrm{d}\theta.}

Question a)
Montrer que {A_r(f)\in E}.
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Question b)
Montrer que : {\lVert A_r(f)-f\rVert_\infty\longrightarrow0\quad(r\rightarrow1^-).}
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Question c)
Sur le disque unité fermé {D}, on définit : {\widetilde f(re^{i\theta})=\left\{\begin{array}{ll}A_r(f)(\theta)&\text{si }0\leqslant r\lt 1,\\[6pt]f(\theta)&\text{si }r=1.\end{array}\right.}Montrer que {\widetilde f} est continue sur {D}, de classe {\mathcal{C}^2} sur son intérieur et de laplacien nul.
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Author: Jean-Michel Ferrard

Professeur de mathématiques en classe préparatoire aux grandes écoles.