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3.9 Premières propriétés de l’intégrale [01QN]

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3.9 Premières propriétés de l’intégrale

Soit XX un bon espace kk-analytique purement de dimension nn.

3.9.1

Soit ω\omega une (n,n)(n,n)-forme (resp. une (n−1,n)(n-1,n)-forme) à support fortement paracompact dans XX.

Soit UU un ouvert de XX et soit YY un domaine analytique fermé de UU.

La forme ω|U\omega|_{U} est à support fortement paracompact dans UU en vertu du lemme 3.2.9.

On peut donc définir ∫Y|ω|\int_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, (resp. ∫∂Y|ω|\int_{\partial Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}), et ∫Yω\int_{Y}\omega, (resp. ∫∂Yω\int_{\partial Y}\omega) dans le cas intégrable.

Si YY est compact et si ω|Y\omega|_{Y} est tropicale, ces définitions coïncident avec celles du paragraphe 3.7.

3.9.2

L’intégrale est linéaire dans le sens suivant. Soit (ωℓ)(\omega_{\ell}) une famille localement finie et dénombrable de formes mesurables de type (n,n)(n,n) (resp. (n−1,n)(n-1,n)) à supports fortement paracompacts dans XX, et soit (rℓ)(r_{\ell}) une famille de nombres réels.

La forme ω:=∑rℓ​ωℓ\omega:=\sum r_{\ell}\omega_{\ell} est alors bien définie, et à support fortement paracompact dans XX : pour le voir, on choisit pour tout ℓ\ell un ouvert paracompact XℓX_{\ell} de XX contenant supp⁡(ωℓ)\operatorname{supp}(\omega_{\ell}).

Chaque composante connexe de XℓX_{\ell} est dénombrable à l’infini. Comme les XℓX_{\ell} sont en nombre dénombrable, chaque composante connexe de ⋃Xℓ\bigcup X_{\ell} est dénombrable à l’infini. Par conséquent, ⋃Xℓ\bigcup X_{\ell} est un ouvert paracompact de XX contenant le support de chacune des ωℓ\omega_{\ell}, et a fortiori le support de ∑rℓ​ωℓ\sum r_{\ell}\omega_{\ell}.

On a alors

∫X|ω|≤∑|rℓ|​∫X|ωℓ|\int_{X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}\leq\sum|r_{\ell}|\int_{X}\mathopen{|}{\omega_{\ell}}\mathclose{|}
(resp.​∫∂X|ω|≤∑|rℓ|​∫∂X|ωℓ|​),\text{(resp.}\;\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}\leq\sum|r_{\ell}|\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega_{\ell}}\mathclose{|}\;\;\text{),}

et

∫Xω=∑rℓ​∫Yωℓ\int_{X}\omega=\sum r_{\ell}\int_{Y}\omega_{\ell}
(resp.​∫∂Xω=∑rℓ​∫∂Xωℓ​)\text{(resp.}\;\int_{\partial X}\omega=\sum r_{\ell}\int_{\partial X}\omega_{\ell}\;\;\text{)}

dans le cas intégrable.

Pour le voir, on commence par choisir un ouvert paracompact ZZ de XX contenant ⋃supp⁡(ωℓ)\bigcup\operatorname{supp}(\omega_{\ell}) (on a vu ci-dessus qu’un tel ouvert existe toujours).

Donnons-nous une famille (Vi)(V_{i}) de domaines affinoïdes de ZZ tels que les V̊i\mathring{V}_{i} recouvrent ZZ, et une partition de l’unité lisse (λi)(\lambda_{i}) sur ZZ, subordonnée à (V̊i)(\mathring{V}_{i}).

Fixons ii. Comme la famille (ωℓ)(\omega_{\ell}) est localement finie, et comme le support de λi​ωℓ\lambda_{i}\omega_{\ell} est constitué pour tout ℓ\ell de points xx tels que dk​(x)=nd_{k}(x)=n (lemme 3.2.5), il existe en vertu de la proposition 3.4.4, un voisinage affinoïde UiU_{i} de ⋃ℓsupp⁡(λi​ωℓ)\bigcup_{\ell}\operatorname{supp}(\lambda_{i}\omega_{\ell}) dans ViV_{i} qui tropicalise λi\lambda_{i} et toutes les ωℓ\omega_{\ell} (celles qui sont nulles sur ViV_{i} sont automatiquement tropicales).

La famille (V̊iλi,Ui)|(\mathring{V}_{i}\,\lambda_{i},U_{i})| est un atlas intégral sur XX adapté à ω\omega et à chacune des ωℓ\omega_{\ell}  ; on peut donc calculer toutes les intégrales en jeu au moyen de cet atlas, et le résultat cherché s’ensuit immédiatement.

\remaname 3.9.3.

Supposons qu’il existe une partition de l’unité mesurable (gℓ)(g_{\ell}) telle que ωℓ=gℓ​ω\omega_{\ell}=g_{\ell}\omega pour tout ℓ\ell. On montre alors par la même méthode que ci-dessus que

∫X|ω|=∑∫X|ωℓ|.\int_{X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum\int_{X}\mathopen{|}{\omega_{\ell}}\mathclose{|}.

3.9.4

Soit ω\omega une forme mesurable de bidegré (n,n)(n,n) (resp. (n−1,n)(n-1,n)) telle qu’il existe un atlas intégral (Xi,λi,Ti)(X_{i},\lambda_{i},T_{i}) sur XX, adapté à ω\omega.

Soit YY un domaine analytique fermé de XX, et soit ZZ un domaine analytique fermé de YY. Supposons que ZZ contienne (resp. soit un voisinage) de supp⁡(ω)∩Y\operatorname{supp}(\omega)\cap Y.

On a alors ∫Z|ω|=∫Y|ω|\int_{Z}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} (resp. ∫∂Z|ω|=∫∂Y|ω|\int_{\partial Z}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{\partial Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}), et ∫Zω=∫Yω\int_{Z}\omega=\int_{Y}\omega (resp. ∫∂Zω=∫∂Yω\int_{\partial Z}\omega=\int_{\partial Y}\omega) dans le cas intégrable.

En effet, les différentes intégrales en jeu peuvent se calculer au moyen des atlas (Xi,λi,Ti)|Y(X_{i},\lambda_{i},T_{i})|_{Y} et (Xi,λi,Ti)|Z(X_{i},\lambda_{i},T_{i})|_{Z}, et l’assertion découle dès lors aussitôt de la proposition 3.7.2 (resp. 3.7.3).

Par un raisonnement analogue également fondé sur la proposition 3.7.2 (resp. 3.7.3), on montre que si Y1Y_{1} et Y2Y_{2} sont deux domaines analytiques fermés de XX, alors :

∙\bullet ∫Y1∪Y2|ω|=∫Y1|ω|+∫Y2|ω|−∫Y1∩Y2|ω|\int_{Y_{1}\cup Y_{2}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Y_{1}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}+\int_{Y_{2}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}-\int_{Y_{1}\cap Y_{2}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}

(resp. chacun des quatre termes ∫∂(Y1∪Y2)|ω|\int_{\partial(Y_{1}\cup Y_{2})}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, ∫∂Y1|ω|\int_{\partial Y_{1}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, ∫∂Y2|ω|\int_{\partial Y_{2}}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, ∫∂(Y1∩Y2)|ω|\int_{\partial(Y_{1}\cap Y_{2})}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|} est majoré par la somme des trois autres)  ;

∙\bullet ∫Y1∪Y2ω=∫Y1ω+∫Y2ω−∫Y1∩Y2ω\int_{Y_{1}\cup Y_{2}}\omega=\int_{Y_{1}}\ \omega+\int_{Y_{2}}\omega-\int_{Y_{1}\cap Y_{2}}\omega

(resp. ∫∂(Y1∪Y2)ω=∫∂Y1ω+∫∂Y2ω−∫∂(Y1∩Y2)ω\int_{\partial(Y_{1}\cup Y_{2})}\omega=\int_{\partial Y_{1}}\omega+\int_{\partial Y_{2}}\omega-\int_{\partial(Y_{1}\cap Y_{2})}\omega) dans le cas intégrable.

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