Ivan Shishkin, Birch Grove

Théorème de Fubini

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Revision 5580

9/22/2026, 8:28:39 AM · Ancient Tree

Added exercise "Premiers pas avec le théorème de Fubini"

linked exercisesNonePremiers pas avec le théorème de Fubini

Revision 5579

9/22/2026, 8:26:49 AM · Ancient Tree

Concept created

##### Intuition

Le théorème de Fubini permet d'intégrer une fonction de plusieurs variables en procédant une variable après l'autre.

Sous de bonnes hypothèses, il garantit surtout que l'ordre d'intégration n'a pas d'importance :
$$
\int_X\left(\int_Y f(x,y)\,dy\right)dx
=
\int_Y\left(\int_X f(x,y)\,dx\right)dy.
$$

Autrement dit, on peut calculer une intégrale double en intégrant successivement dans l'ordre qui nous arrange le plus.

##### Enoncé

Soient $(X,\mathcal{A},\mu)$ et $(Y,\mathcal{B},\nu)$ deux [[espace-mesure|espaces mesurés]] $\sigma$-finis, et
$$
f:X\times Y\longrightarrow\mathbb{R}
$$
une [[fonction mesurable|fonction mesurable]] par rapport à la [[tribu produit|tribu produit]] $\mathcal{A}\otimes\mathcal{B}$.

Si $f$ est [[Fonction Lebesgue-intégrable|intégrable]] par rapport à la [[mesure produit|mesure produit]] $\mu\otimes\nu$, c'est-à-dire si
$$
\int_{X\times Y} |f(x,y)|\,d(\mu\otimes\nu)(x,y)<+\infty,
$$
alors :

1. pour $\mu$-presque tout $x\in X$, la fonction $y\mapsto f(x,y)$ est $\nu$-intégrable ;
2. pour $\nu$-presque tout $y\in Y$, la fonction $x\mapsto f(x,y)$ est $\mu$-intégrable ;
3. les fonctions
$$
x\mapsto \int_Y f(x,y)\,d\nu(y)
\qquad\text{et}\qquad
y\mapsto \int_X f(x,y)\,d\mu(x)
$$
sont respectivement $\mu$-intégrable et $\nu$-intégrable ;
4. on a
$$
\int_{X\times Y} f(x,y)\,d(\mu\otimes\nu)(x,y)
=
\int_X\left(\int_Y f(x,y)\,d\nu(y)\right)d\mu(x)
=
\int_Y\left(\int_X f(x,y)\,d\mu(x)\right)d\nu(y).
$$