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3.10.4 [01QX]

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3.10.4

Soit YY un domaine analytique fermé de XX et soit UU l’ouvert X−YX-Y. Il résulte de la description locale des domaines analytiques par Temkin ([53], §4) que la fonction caractéristique 𝟏Y{\bf 1}_{Y} est une (0,0)(0,0)-forme à coefficients mesurables (et même tropicalement continus par morceaux)  ; il en va évidemment de même de 𝟏U{\bf 1}_{U}.

\propname 3.10.5.

On a ∫Y|ω|=∫X𝟏Y​|ω|\int_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{X}{\bf 1}_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, et ∫Yω=∫X𝟏Y​ω\int_{Y}\omega=\int_{X}{\bf 1}_{Y}\omega dans le cas intégrable.

On a ∫U|ω|=∫X𝟏U​|ω|\int_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{X}{\bf 1}_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, et ∫Uω=∫X𝟏U​ω\int_{U}\omega=\int_{X}{\bf 1}_{U}\omega dans le cas intégrable.

Démonstration.

Traitons d’abord le cas des intégrales sur YY.

On a ∫Y|ω|=∫Y𝟏Y​|ω|\int_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Y}{\bf 1}_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, puisque ω|Y=𝟏Y​ω|Y\omega|_{Y}={\bf 1}_{Y}\omega|_{Y}. Et comme YY contient le support de 𝟏Y​ω{\bf 1}_{Y}\omega, cette dernière intégrale est égale à ∫X𝟏Y​|ω|\int_{X}{\bf 1}_{Y}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}  ; on procède de même pour les intégrales sans valeurs absolues, dans le cas intégrable.

Venons-en maintenant au cas de UU. Soit (Xi,λi,Zi)(X_{i},\lambda_{i},Z_{i}) un atlas intégral sur XX adapté à ω\omega, tel que chacun des ZiZ_{i} tropicalise également 𝟏Y{\bf 1}_{Y} (ou 𝟏U{\bf 1}_{U}, ce qui est pareil).

On a ∫U|ω|=∑i∫Uλi​|ω|\int_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{U}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, et ∫X𝟏U​|ω|=∑i∫X𝟏U​λi​|ω|\int_{X}{\bf 1}_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{X}{\bf 1}_{U}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}, et les égalités analogues sans valeurs absolues dans le cas intégrable. Pour tout ii, le support de la forme λi​ω\lambda_{i}\omega est contenu dans ZiZ_{i} ; d’après le paragraphe 3.9.4, on a donc

∫Uλi​|ω|=∫U∩Ziλi​|ω|et∫X𝟏U​λi​|ω|=∫Zi𝟏U​λi​|ω|,\int_{U}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{U\cap Z_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}\quad\text{et}\quad\int_{X}\mathbf{1}_{U}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{Z_{i}}\mathbf{1}_{U}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|},

ainsi que les égalités analogues sans valeurs absolues.

Quitte à remplacer XX par ZiZ_{i}, UU par U∩ZiU\cap Z_{i} et ω\omega par λi​ω\lambda_{i}\omega, on peut donc supposer que XX est compact et que ω\omega et 𝟏U{\bf 1}_{U} sont tropicales, définies par un moment f:X→Tf\colon X\to T. Posons P=ftrop​(X)P=f_{\text{trop}}(X), Q=ftrop​(Y)Q=f_{\text{trop}}(Y). Soit α\alpha la (n,n)(n,n)-forme mesurable sur PP telle que ω=f∗​α\omega=f^{*}\alpha. On a Y=ftrop−1​(Q)Y=f_{\text{trop}}^{-1}(Q) et Y=ftrop−1​(P Q)Y=f_{\text{trop}}^{-1}(P\mathchoice{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=2.15277pt,width=3.65973pt,depth=-1.20554pt}}{\mathbin{\vrule height=0.86108pt,width=2.45418pt,depth=-1.03334pt}}Q).

Par définition,

∫X𝟏U​|ω|=∫P⟨𝟏P Q​|α|,|μf|⟩=∫P Q⟨|α|,|μf|⟩.\int_{X}\mathbf{1}_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{P}\langle\mathbf{1}_{P\mathchoice{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=1.50694pt,width=2.56181pt,depth=-0.84387pt}}{\mathbin{\vrule height=0.60275pt,width=1.71793pt,depth=-0.72334pt}}Q}\mathopen{|}{\alpha}\mathclose{|},\mathopen{|}{\mu_{f}}\mathclose{|}\rangle=\int_{P\mathchoice{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=1.50694pt,width=2.56181pt,depth=-0.84387pt}}{\mathbin{\vrule height=0.60275pt,width=1.71793pt,depth=-0.72334pt}}Q}\langle\mathopen{|}{\alpha}\mathclose{|},\mathopen{|}{\mu_{f}}\mathclose{|}\rangle.

Par ailleurs, soit (Oi)(O_{i}) un recouvrement de P QP\mathchoice{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=2.15277pt,width=3.65973pt,depth=-1.20554pt}}{\mathbin{\vrule height=0.86108pt,width=2.45418pt,depth=-1.03334pt}}Q par des ouverts relativement compacts, (θi)(\theta_{i}) une partition de l’unité subordonnée au recouvrement (Oi)(O_{i}) formée de fonctions lisses à supports compacts et, pour tout ii, un polytope compact QiQ_{i} de P QP\mathchoice{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=3.09999pt,width=6.93192pt,depth=-1.63612pt}}{\mathbin{\vrule height=2.15277pt,width=3.65973pt,depth=-1.20554pt}}{\mathbin{\vrule height=0.86108pt,width=2.45418pt,depth=-1.03334pt}}Q voisinage dans OiO_{i} du support de θi​α\theta_{i}\alpha. On a alors

∫P Q⟨|α|,|μf|⟩=∑i∫Qiθi​⟨|α|,|μf|Qi|⟩.\int_{P\mathchoice{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=2.17pt,width=4.85236pt,depth=-1.14528pt}}{\mathbin{\vrule height=1.50694pt,width=2.56181pt,depth=-0.84387pt}}{\mathbin{\vrule height=0.60275pt,width=1.71793pt,depth=-0.72334pt}}Q}\langle\mathopen{|}{\alpha}\mathclose{|},\mathopen{|}{\mu_{f}}\mathclose{|}\rangle=\sum_{i}\int_{Q_{i}}\theta_{i}\langle\mathopen{|}{\alpha}\mathclose{|},\mathopen{|}{\mu_{f}|_{Q_{i}}}\mathclose{|}\rangle.

En outre, on a

∫Qiθi​⟨|α|,|μf|Qi|⟩=∫ftrop−1​(Qi)|f∗​(θi​α)|=∫ftrop−1​(Qi)f∗​(θi)​|ω|.\int_{Q_{i}}\theta_{i}\langle\mathopen{|}{\alpha}\mathclose{|},\mathopen{|}{\mu_{f}|_{Q_{i}}}\mathclose{|}\rangle=\int_{f_{\text{trop}}^{-1}(Q_{i})}\mathopen{|}{f^{*}(\theta_{i}\alpha)}\mathclose{|}=\int_{f_{\text{trop}}^{-1}(Q_{i})}f^{*}(\theta_{i})\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}.

Alors, la famille (ftrop−1​(Oi),f∗​(θi),ftrop−1​(Qi))i(f_{\text{trop}}^{-1}(O_{i}),f^{*}(\theta_{i}),f_{\text{trop}}^{-1}(Q_{i}))_{i} est un atlas intégral sur UU adapté à ω\omega. On a donc

∫U|ω|=∑i∫ftrop−1​(Qi)f∗​(θi)​|ω|,\int_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\sum_{i}\int_{f_{\text{trop}}^{-1}(Q_{i})}f^{*}(\theta_{i})\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|},

d’où l’égalité ∫U|ω|=∫X𝟏U​|ω|\int_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=\int_{X}\mathbf{1}_{U}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}. Dans le cas intégrable, la preuve de l’égalité ∫Uω=∫X𝟏U​ω\int_{U}\omega=\int_{X}\mathbf{1}_{U}\omega est identique, en enlevant les valeurs absolues du calcul précédent. ∎

\coroname 3.10.6.

Soit XX un bon espace analytique de dimension nn, soit ω\omega une (n,n)(n,n)-forme intégrable sur XX. Soit ℬ\mathscr{B} l’algèbre de Boole engendrée par les domaines analytiques fermés de XX. Il existe une unique application additive de ℬ\mathscr{B} dans 𝐑\mathbf{R}, notée B↦∫BωB\mapsto\int_{B}\omega, qui coïncide avec l’intégrale usuelle si BB est un domaine analytique fermé ou un complémentaire d’un tel domaine analytique.

\propname 3.10.7.

Soit XX un bon espace kk-analytique de dimension nn. Soit ω\omega une (n−1,n)(n-1,n)-forme mesurable sur XX dont le support est fortement paracompact dans XX et ne rencontre pas ∂X\partial X. On a alors ∫∂X|ω|=0\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=0, et ∫∂Xω=0\int_{\partial X}\omega=0.

Démonstration.

La définition de l’intégrale supposer que XX est paracompact et sans bord. Choisissons une famille (Vi)(V_{i}) de domaines affinoïdes de XX telle que les V̊i\mathring{V}_{i} recouvrent XX. Soit (λi)(\lambda_{i}) une partition de l’unité lisse subordonnée au recouvrement (V̊i)(\mathring{V}_{i}).

Fixons un indice ii. D’après la proposition 3.4.4, il existe un voisinage affinoïde UiU_{i} du support KiK_{i} de λi​ω\lambda_{i}\omega dans V̊i=Int⁡(Vi/k)\mathring{V}_{i}=\operatorname{Int}(V_{i}/k) et un moment (fi:Ui→Ti)(f_{i}\colon U_{i}\rightarrow T_{i}) qui tropicalise λi​ωi\lambda_{i}\omega_{i} et satisfait la condition

fi,trop​(∂(Ui/Vi))∩fi,trop​(Ki)=∅.f_{i,{\text{trop}}}(\partial(U_{i}/{V_{i}}))\cap f_{i,{\text{trop}}}(K_{i})=\emptyset.

Démontrons alors que l’on a ∫∂Uiλi​ω=0\int_{\partial U_{i}}\lambda_{i}\omega=0. Soit α\alpha la (n−1,n)(n-1,n)-forme sur fi,trop​(Ui)f_{i,{\text{trop}}}(U_{i}) telle que λi​ω|Ui=fi∗​α\lambda_{i}\omega|_{U_{i}}=f_{i}^{*}\alpha ; d’après le corollaire 3.2.3, son support est fi,trop​(Ki)f_{i,{\text{trop}}}(K_{i}). Choisissons une décomposition cellulaire 𝒞\mathscr{C} de fi,trop​(Ui)f_{i,{\text{trop}}}(U_{i}) adaptée au calibrage μfi\mu_{f_{i}}.

Soit alors FF une (n−1)(n-1)-cellule de 𝒞\mathscr{C}. Si FF est disjointe de gi,trop​(Ki)g_{i,{\text{trop}}}(K_{i}), l’intégrale ∫F⟨α,μfi⟩\int_{F}\langle\alpha,\mu_{f_{i}}\rangle est nulle. Sinon, FF rencontre gi,trop​(Ki)g_{i,{\text{trop}}}(K_{i}). Puisque Ui⊂Int⁡(Vi/k)U_{i}\subset\operatorname{Int}(V_{i}/k), Int⁡(Ui/Vi)=Int⁡(Ui)\operatorname{Int}(U_{i}/V_{i})=\operatorname{Int}(U_{i}), d’où ∂(Ui/Vi)=∂Ui\partial(U_{i}/V_{i})=\partial U_{i}.

En particulier, fi,trop​(∂(Ui/Vi))=fi,trop​(∂Ui)f_{i,{\text{trop}}}(\partial(U_{i}/V_{i}))=f_{i,{\text{trop}}}(\partial U_{i}), si bien que FF n’est pas contenue dans fi,trop​(∂Ui)f_{i,{\text{trop}}}(\partial U_{i}). D’après le théorème 3.6.1, FF est harmonieuse et ne contribue donc pas à l’intégrale ∫∂Uiλi​|ω|\int_{\partial U_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}. Cela démontre la nullité de ∫∂Uiλi​|ω|\int_{\partial U_{i}}\lambda_{i}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}  ; Il s’ensuit que ∫∂X|ω|=0\int_{\partial X}\mathopen{|}{\omega}\mathclose{|}=0  ; la nullité de ∫∂Xω\int_{\partial X}\omega se démontre de la même manière. ∎

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