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3.8.3 [01QJ]

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3.8.3

On fait l’hypothèse qu’il existe un atlas intégral (Xi,λi,Yi)(X_{i},\lambda_{i},Y_{i}) sur XX qui est adapté à ω\omega.

On pose ∫X|ω|=∑∫Yiλi​|ω|\int_{X}|\omega|=\sum\int_{Y_{i}}\lambda_{i}|\omega|

(resp.​∫∂X|ω|=∑∫∂Yiλi​|ω|​).\text{(resp.}\;\;\int_{\partial X}|\omega|=\sum\int_{\partial Y_{i}}\lambda_{i}|\omega|\;\;\text{)}.

On dira que la forme ω\omega est intégrable sur XX (resp. sur ∂X\partial X) si ∫X|ω|<+∞\int_{X}|\omega|<+\infty (resp. ∫∂X|ω|<+∞\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}<+\infty).

Si c’est le cas, λi​ω\lambda_{i}\omega est intégrable sur YiY_{i} (resp. sur ∂Yi\partial Y_{i}) pour tout ii, et la famille (∫Yiλi​ω)i(\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\omega)_{i} (resp. ∫∂Yiλi​ωi\int_{\partial Y_{i}}\lambda_{i}\omega_{i}) est sommable. On pose alors

∫Xω=∑i∫Yiλi​ωi,\int_{X}\omega=\sum_{i}\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\omega_{i},
OPEN(resp.​∫∂Xω=∑i∫∂Yiλi​ω)i​).\text{(resp.}\;\int_{\partial X}\omega=\sum_{i}\int_{\partial Y_{i}}\lambda_{i}\omega)_{i}\;\text{)}.

Les valeurs de ∫X|ω|\int_{X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} (resp. ∫∂X|ω|\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}), et de ∫Xω\int_{X}\omega (resp. ∫∂Xω\int_{\partial X}\omega) dans le cas intégrable semblent dépendre de notre choix d’atlas intégral. Il n’en est en réalité rien, comme le montre le lemme ci-dessous – ce qui justifie a posteriori nos notations.

\lemmname 3.8.4.

Les valeurs de ∫X|ω|\int_{X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} (resp. ∫∂X|ω|\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}), et de ∫Xω\int_{X}\omega (resp. ∫∂Xω\int_{\partial X}\omega) dans le cas intégrable, ne dépendent pas de l’atlas intégral choisi.

Démonstration.

Supposons tout d’abord que ω\omega est de type (n,n)(n,n).

Insensibilité au choix des YiY_{i}. Supposons donnée la famille (Xi,λi)(X_{i},\lambda_{i}), et fixons ii. L’élément ∫Yiλi​|ω|\int_{Y_{i}}\lambda_{i}|\omega| de [0;+∞][0;+\infty] et, le cas échéant, le réel ∫Yiλi​ω\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\omega ne dépendent pas du choix de YiY_{i}.

Pour le voir, on choisit un (autre) domaine analytique compact (Yi′)(Y^{\prime}_{i}) de XiX_{i} qui est un voisinage de supp⁡(λi​ω)\operatorname{supp}(\lambda_{i}\omega) dans XiX_{i}.

On a alors en vertu de l’assertion 2) de la proposition 3.7.2 les égalités

∫Yiλi​|ω|=∫Yi∩Yi′λi​|ω|=∫Yi′λi​|ω|,\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Y_{i}\cap Y^{\prime}_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Y^{\prime}_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|},

et les mêmes sans valeurs absolues en cas d’intégrabilité, ce qu’on souhaitait établir.

Insensibilité au choix de tout l’atlas. On suppose donné l’atlas intégral (Xi,λi,Yi)(X_{i},\lambda_{i},Y_{i})  ; soit (Xi′,λi′,Yi′)(X^{\prime}_{i},\lambda^{\prime}_{i},Y^{\prime}_{i}) un autre atlas intégral sur YY adapté à ω\omega.

On peut modifier les YiY_{i} (ce qui, par ce qui précède, ne change pas les intégrales en jeu) de sorte que pour tout ii, le domaine analytique compact YiY_{i} tropicalise tous les λj′\lambda^{\prime}_{j} : cela provient du fait que si ii est fixé, presque toutes les fonctions λj′\lambda^{\prime}_{j} sont nulles sur XiX_{i} (qui est relativement compact). De même, pour tout jj, on modifie Yj′Y^{\prime}_{j} de sorte qu’il tropicalise toutes les fonctions lisses λi\lambda_{i}. Posons U=⋃XiU=\bigcup X_{i} et U′=⋃Xj′U^{\prime}=\bigcup X^{\prime}_{j}.

Comme les λi\lambda_{i} et les λj′\lambda_{j}^{\prime} sont à support compact (dans UU et U′U^{\prime} respectivement), on les prolonge par 00 en des fonctions lisses sur YY tout entier.

Fixons ii et jj. L’intégrale ∫Yj′λj′​|ω|\int_{Y^{\prime}_{j}}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} est alors égale à ∑i∫Yi∩Yj′λi​λj′​|ω|\sum_{i}\int_{Y_{i}\cap Y^{\prime}_{j}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} (notons qu’ici la somme est finie, puisque les λi\lambda_{i} sont presque toutes nulles au voisinage du compact Yj′Y^{\prime}_{j}).

En effet, ∑λi=1\sum\lambda_{i}=1 sur UU. Il existe donc un voisinage analytique compact Ω\Omega de (supp⁡ω)∩Yj′(\operatorname{supp}\omega)\cap Y^{\prime}_{j} dans Yj′Y^{\prime}_{j} sur lequel ∑λi=1\sum\lambda_{i}=1 (notons que par compacité de Ω\Omega cette somme est finie).

En vertu de l’assertion 2) de la proposition 3.7.2, il vient

∫Z​Yjλj′​|ω|=∫Ωλj′​|ω|=∑i∫Ωλi​λj′​|ω|\int_{ZY_{j}}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{\Omega}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{\Omega}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}
=∑i∫Ω∩Yiλi​λj′​|ω|=∑i∫Yj′∩Yiλi​λj′​|ω|,=\sum_{i}\int_{\Omega\cap Y_{i}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{Y^{\prime}_{j}\cap Y_{i}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|},

comme annoncé. On a de même pour tout couple (i,j)(i,j) l’égalité

∫Yiλi​|ω|=∑j∫Yi∩Yj′λi​λj′​|ω|.\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{j}\int_{Y_{i}\cap Y^{\prime}_{j}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}.

On peut dès lors écrire

∑j∫Yj′λj′​|ω|=∑i,j∫Yj′λi​λj′​|ω|=∑j∑i∫Yi∩Yj′λi​λj′​|ω|=∑j∑i∫Yiλi​λj′​|ω|=∑i∫Yiλi​|ω|\sum_{j}\int_{Y^{\prime}_{j}}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i,j}\int_{Y^{\prime}_{j}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{j}\sum_{i}\int_{Y_{i}\cap Y^{\prime}_{j}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}\\ =\sum_{j}\sum_{i}\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\lambda^{\prime}_{j}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{Y_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}

ce qui prouve que ∫X|ω|\int_{X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} ne dépend pas pas du choix d’un l’atlas intégral adapté à ω\omega.

Lorsque ω\omega est intégrable, l’intégrale ∫Xω\int_{X}\omega ne dépend pas non plus des choix faits : pour le prouver, on décalque la démonstration ci-dessus en remplaçant partout |ω|\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} par ω\omega.

La preuve du lemme lorsque ω\omega est une (n−1,n)(n-1,n)-forme est en tout point similaire à celle que l’on vient de donner pour les (n,n)(n,n)-formes, à ceci près qu’elle se fonde sur l’assertion 2) de la proposition 3.7.3 au lieu de l’assertion 2) de la proposition 3.7.2. ∎

Original mathematics by the credited authors. Source-backed reader collection; mathematical self-containment is not assessed.