Consideriamo la successione di funzioni per . Dimostriamo che in D'. Infatti posto si ha che:
e quindi
per ogni .
Consideriamo la successione
si ha:
Infatti
e, detta una primitiva di , si ha che:
.
Introdotta la variabile , ed essendo ovviamente
, si ha:
da cui segue:
.
Sia e consideriamo
e passiamo al limite per (nel senso di D' ). Notiamo che se si ha:
cioè .
Poiché
(con funzione test) esiste una maggiorante sommabile indipendente da e quindi passando al limite sotto il segno di integrale (per il teorema di Lebesgue) risulta:
.
Supponiamo ora in modo che:
ne segue:
Avendosi a secondo membro una maggiorante sommabile indipendente da , per il teorema di Lebesgue del passaggio al limite sotto il segno di integrale risulta:
pertanto
cioè
in D.
Derivando rispetto ad x si ha:
Questa formula si può ricondurre alla formula di Socockij.
Consideriamo, per la successione generalizzata
,
l'esempio 4.5 mostra che
.