Espace de Schwartz, distributions tempérées et transformation de Fourier

La théorie des distributions, paradigme par excellence, fut révélée au monde par Laurent Schwartz dans les années 1945-50. Elle est le fruit d'une longue maturation (qui a commencé dès le XlX-ème siècle), où s'illustrent entre autres les noms de O. Heaviside, S. Bochner, P. Dirac, S. Sobolev et J. Leray. Elle a depuis conquis les esprits les plus récalcitrants et a permis en particulier de donner un sens à des calculs ou des opérations indispensables tant en physique mathématique qu'en analyse des équations aux dérivées partielles. La dualité y joue un rôle central. L'« invention » de l'espace de Schwartz, espace des fonctions infiniment dérivables à décroissance rapide ainsi que leurs dérivées, et par corollaire de l'espace des distributions tempérées a rendu pertinent aux yeux de tous les opérations de dérivations des distributions et leur implication viscérale dans la théorie de Fourier, le côté frappant de tout cela résidant dans la relative simplicité de la théorie correspondante. Dès lors, l'entrée audacieuse de ces objets mathématiques dans le programme de l'agrégation ne pouvait plus tarder.

Le présent livre aborde l'espace de Schwartz, les distributions tempérées et la transformation de Fourier. L'auteur y présuppose de bonnes connaissances sur le calcul différentiel, les espaces de Lebesgue et les convergences dans les espaces fonctionnels, ainsi que la transformation de Fourier pour les fonctions intégrables. Le public visé est donc celui des étudiants de M1 ou de M2.

Il est notoire que l'assimilation d'une théorie passe par la pratique d'exercices non triviaux. Dans un style précis et impeccable, David Chiron nous en propose près d'une centaine, de niveaux variés, corrigés avec un soin extrême. Des exemples appropriés sont donnés pour nous familiariser avec les objets en présence : formule des sauts, calculs de dérivées au sens des distributions tempérées, solutions fondamentales des opérateurs usuels (Laplace, von Helmholtz, chaleur, ondes, etc.) et problèmes de Cauchy associés, calculs de transformées de Fourier, théorème d'échantillonnage, théorèmes de Paley-Wiener, etc.

Ce premier volume des Chemins d'analyse préfigure déjà, par sa richesse et par le soin apporté à sa finition, l'excellence des livres qui vont suivre. La communauté mathématique en jugera.