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Démonstration. [01TP]

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Démonstration.

Soit SS un courant positif de bidegré (0,0)(0,0). Pour toute fonction lisse ff, à support compact dans Int⁡(X)\operatorname{Int}(X), on a donc ⟨S,f⟩≥0\langle S,f\rangle\geq 0.

Soit KK une partie compacte de Int⁡(X)\operatorname{Int}(X), soit UU un voisinage de KK dans Int⁡(X)\operatorname{Int}(X). Soit λK:X→[0,1]\lambda_{K}\colon X\rightarrow[0,1] une fonction lisse que vaut 11 au voisinage de KK et dont le support est compact et contenu dans Int⁡(X)\operatorname{Int}(X). Si ff est une fonction lisse de support contenu dans KK, on a f⁡(x)=f​λK​(x)≤∥f∥K​λK​(x)f(x)=f\lambda_{K}(x)\leq\mathopen{\|}{f}\mathclose{\|}_{K}\lambda_{K}(x) pour tout x∈Kx\in K ; cette inégalité vaut aussi pour x∉Kx\notin K puisqu’alors f⁡(x)=0f(x)=0 et λK​(x)≥0\lambda_{K}(x)\geq 0. Par suite,

⟨S,f⟩≤∥f∥K​⟨S,λK⟩.\langle S,f\rangle\leq\mathopen{\|}{f}\mathclose{\|}_{K}\langle S,\lambda_{K}\rangle.

Appliquant cette inégalité à −f-f, on en déduit qu’il existe un nombre réel CKC_{K} tel que

|⟨S,f⟩|≤cK​∥f∥K\mathopen{|}{\langle S,f\rangle}\mathclose{|}\leq c_{K}\mathopen{\|}{f}\mathclose{\|}_{K}

pour toute fonction lisse dont le support est contenu dans KK.

Considérons un voisinage relativement compact VV de KK qui est contenu dans UU. Toute fonction continue ff à support dans KK est limite uniforme d’une suite (fj)(f_{j}) fonctions lisses à support dans VV ; si ff est positive, on peut aussi supposer que pour tout jj, fjf_{j} est positive. L’inégalité précédente, appliquée au compact V¯\bar{V}, entraîne que la suite (⟨S,fj⟩)(\langle S,f_{j}\rangle) est de Cauchy, et que sa limite est indépendante du choix de la suite (fj)(f_{j}) choisie ; elle est aussi indépendante du choix d’un compact KK et d’un voisinage relativement compact VV tels que supp⁡(f)⊂K⊂V⊂Int⁡(X)\operatorname{supp}(f)\subset K\subset V\subset\operatorname{Int}(X). Notons μ⁡(f)\mu(f) cette limite. Si ff est lisse, on a μ⁡(f)=⟨S,f⟩\mu(f)=\langle S,f\rangle. Si ff est positive, ⟨S,fj⟩≥0\langle S,f_{j}\rangle\geq 0 pour tout jj, donc μ⁡(f)≥0\mu(f)\geq 0. En outre, l’application f↦μ⁡(f)f\mapsto\mu(f) est linéaire. C’est donc une mesure positive sur Int⁡(X)\operatorname{Int}(X) telle que S=[μ]S=[\mu].

Enfin, si S=[μ]=[ν]S=[\mu]=[\nu], les mesures μ\mu et ν\nu coïncident sur les fonctions lisses. Par l’argument de densité ci-dessus, elles sont égales. ∎

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