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Théorème de Liouville

Théorème : Si $f$ est une fonction holomorphe et bornée sur $\mathbb C$, alors $f$ est constante.

  Une des applications les plus classiques du théorème de Liouville est la démonstration du théorème de d'Alembert - tout polynôme sur $\mathbb C$ non constant admet une racine dans $\mathbb C$ - Soit en effet $P$ un tel polynôme et supposons que $P$ ne s'annule pas. On pose $f=1/P$. Puisque $P$ ne s'annule pas, $f$ est holomorphe sur $\mathbb C$; en outre, $f$ est bornée. En effet, si $|z|$ tend vers l'infini, il est clair que $|f(z)|$ tend vers 0, donc il existe $M$ tel que $f$ est bornée pour les $z$ avec $|z|>M$. D'autre part $f$ est bornée sur tout compact, en particulier sur l'ensemble des $z$ avec $|z|\leq M$. Il en résulte, d'après le théorème de Liouville, que $f$ est constante, ce qui est absurde!

Ce théorème est en fait dû à Cauchy en 1844, mais le mathématicien allemand Berchardt (qui succède à Crelle en 1855 à la tête du célèbre journal qui porte son nom) en prend connaissance lors d'un exposé de Liouville et le lui attribue. Cette erreur s'est propagée depuis.
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