bonjour,
il convient de séparer existence et unicité d'une telle base:
i) l'existence est donnée par le procédé d'orthogonalisation de la base
canonique

par Gram-Schmidt
ii) Une telle base orthogonale est unique , à un facteur près, bien que la démonstration
ne m'en saute pas aux yeux (admis)
maintenant avec ces résultats de cours, il reste à considérer deux polynomes

et

de Legendre, de considérer leur produit scalaire
de faire une
intégration par parties pour montrer que
(x) dx = K_{n,m} \delta_{n,m})
(symbole de Kronecker)

réel.
Par intégration par parties, on devine que l'on va obtenir
la dérivée 2n-ième d'un polynome de degré 2n, les termes de bord s'annulant
si n=m, zéro
sinon car l'intégrale d'une dérivée n-ième d'un polynome de degré m avec n>m.
cordialement,