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6.8.1 [01WV]

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6.8.1

Soit (X,x)(X,x) un germe d’espace kk-analytique et soit L¯\bar{L} un fibré en droites métrisé PL sur (X,x)(X,x). Supposons que 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) est d’image dense et que le fibré en droites LL sous-jacent à L¯\bar{L} est trivialisable.

\propname 6.8.2.

Soit ss une section inversible de LL sur (X,x)(X,x). Avec les notations précédentes, les conditions suivantes sont équivalentes.

  1. 1.

    Le fibré en droites résiduel 𝖫\mathsf{L} est engendré par ses sections globales ;

  2. 2.

    Il existe une famille finie (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) d’éléments de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times} telle que ∥s∥=min⁡(|a1|,…,|am|)\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}) au voisinage de xx.

Démonstration.

Soit (s1,…,sm)(s_{1},\ldots,s_{m}) une famille de sections globales de 𝖫\mathsf{L} sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} qui l’engendre en tout point. Soit i∈{1,…,n}i\in\{1,\dots,n\}. La section sis_{i} se relève en une section tit_{i} de LL qui est inversible et de norme ≤1\leq 1 en tout point de (X,x)(X,x). Notons 𝖴i\mathsf{U}_{i} le domaine d’inversibilité de sis_{i} dans 𝖬\mathsf{M} et (Xi,x)(X_{i},x) le domaine relativement strict de (X,x)(X,x) défini par la condition ∥ti∥=1\mathopen{\|}{t_{i}}\mathclose{\|}=1  ; on a (Xi,x)~=𝖴i\widetilde{(X_{i},x)}=\mathsf{U}_{i}. Soit aussi aia_{i} l’unique élément de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times} tel que s=ai​tis=a_{i}t_{i}. On a ∥s∥≤|ai|\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}\leq\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|} pour tout ii, et ∥s∥=|ai|\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|} sur XiX_{i}. Puisque les germes (Xi,x)(X_{i},x) recouvrent (X,x)(X,x), on a donc ∥s∥=min⁡(|a1|,…,|am|)\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}).

Observons aussi que pour tout ii, le domaine (Xi,x)(X_{i},x) est le lieu de validité de la conjonction des inégalités |ai|≤|aj|\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}\leq\mathopen{|}{a_{j}}\mathclose{|}, lorsque jj parcourt {1,…,n}\{1,\dots,n\}, et que le couple (𝖫,si)(\mathsf{L},s_{i}) est défini par la cochaîne (aj​(x)/ai​(x)~)j(\widetilde{a_{j}(x)/a_{i}(x)})_{j}.

Inversement, supposons que la norme de ss soit de la forme min⁡(|a1|,…,|am|)\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}), où (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) est une famille finie d’éléments de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times}. Pour tout ii, soit (Xi,x)(X_{i},x) le lieu de validité de la conjonction des inégalités |ai|≤|aj|\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}\leq\mathopen{|}{a_{j}}\mathclose{|} pour jj variable. Le fibré L¯\bar{L} peut alors être défini par le cocycle (ai/aj)(a_{i}/a_{j}), subordonné au G-recouvrement ((,,,))((X_{i},x)) de (X,x)(X,x). Pour tout ii, la cochaîne (aj​(x)/ai​(x)~)j(\widetilde{a_{j}(x)/a_{i}(x)})_{j} définit une section globale sis_{i} de 𝖫\mathsf{L} sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} dont le lieu d’inversibilité est précisément (Xi,x)~\widetilde{(X_{i},x)}. Comme les (Xi,x)(X_{i},x) recouvrent (X,x)(X,x), leurs réductions (Xi,x)~\widetilde{(X_{i},x)} recouvrent (X,x)~\widetilde{(X,x)} et les sis_{i} engendrent 𝖫\mathsf{L}. ∎

\propname 6.8.3.

Soit XX un espace analytique compact, purement de dimension nn. Soit (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) une famille finie de fonctions inversibles sur XX et soit f:X→𝐆mmf\colon X\rightarrow\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{m} le moment correspondant.

1) La fonction u=log⁡max⁡(|a1|−1,…,|am|−1)u=\log\max(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|}^{-1},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}^{-1}) est globalement psh-approchable.

2) Soit xx un point intérieur de XX. Il existe alors un nombre réel positif ou nul λ\lambda tel que MA⁡(u)=λ​δx\operatorname{MA}(u)=\lambda\delta_{x} au voisinage de xx.

3) Supposons que l’on ait u⁡(x)=log⁡|ai|−1​(x)u(x)=\log\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}(x) pour i∈{1,…,p}i\in\{1,\dots,p\} et u⁡(x)>log⁡max​|ai|−1​(x)u(x)>\log\max\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}(x) sinon. Soit g:X→𝐆mpg\colon X\rightarrow\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{p} le moment donné par (a1,…,ap)(a_{1},\dots,a_{p}).

Le nombre réel λ\lambda ne dépend que du germe de polytope calibré de gtrop​(X)g_{\text{trop}}(X) en gtrop​(x)g_{\text{trop}}(x) muni de son immersion dans 𝐑p\mathbf{R}^{p}. En particulier, si la dimension tropicale de gg en xx est <n<n, on a λ=0\lambda=0.

Démonstration.

Soit hh la fonction (x1,…,xm)↦max⁡(x1,…,xm)(x_{1},\dots,x_{m})\mapsto\max(x_{1},\dots,x_{m}) sur 𝐑m\mathbf{R}^{m} ; pour tout ε>0\varepsilon>0, soit hεh_{\varepsilon} la fonction donnée par (x1,…,xm)↦ε​log⁡(∑i=1mexp⁡(xi/ε))(x_{1},\dots,x_{m})\mapsto\varepsilon\log(\sum_{i=1}^{m}\exp(x_{i}/\varepsilon)). D’après le lemme 5.7.2, hεh_{\varepsilon} est convexe et l’on a u=f∗​h=limε→0+f∗​hεu=f^{*}h=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}f^{*}h_{\varepsilon} (uniformément), d’où la première assertion.

Avec les notations de la troisième assertion, on a u=log⁡max⁡(|a1|−1,…,|ap|−1)u=\log\max(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|}^{-1},\dots,\mathopen{|}{a_{p}}\mathclose{|}^{-1}) au voisinage de xx. On peut donc supposer que p=mp=m. Soit PP le polytope ftrop​(X)f_{\text{trop}}(X) muni de son calibrage canonique μf\mu_{f} ; posons ξ=ftrop​(x)\xi=f_{\text{trop}}(x). On place l’origine de l’espace affine 𝐆m,tropp\mathbf{G}_{\mathrm{m},{\text{trop}}}^{p} au point ξ\xi ; observons en effet que pour tout η∈𝐑m\eta\in\mathbf{R}^{m},

hε​(η)=ξ+ε​h1​((η−ξ)/ε).h_{\varepsilon}(\eta)=\xi+\varepsilon h_{1}((\eta-\xi)/\varepsilon).

Soit θ\theta une fonction 𝒞∞\mathscr{C}^{\infty} sur 𝐑m\mathbf{R}^{m} et soit vv la fonction lisse f∗​θf^{*}\theta sur XX. On a donc

∫Xv​MA⁡(u)=limε→0+∫P⟨θ​d′​d′′⁡(uε)n,μf⟩.\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\int_{P}\langle\theta\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(u_{\varepsilon})^{n},\mu_{f}\rangle.

Soit (𝒫)(\mathscr{P}) une décomposition cellulaire de PP adaptée à μf\mu_{f}. On a donc

∫P⟨θ​d′​d′′⁡(hε)n,μf⟩\displaystyle\int_{P}\langle\theta\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(h_{\varepsilon})^{n},\mu_{f}\rangle =∑C∈𝒫n∫Cθ⁡(s)​⟨(d′​d′′⁡hε​(s))n,μf​(C)⟩\displaystyle=\sum_{C\in\mathscr{P}_{n}}\int_{C}\theta(s)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{\varepsilon}(s))^{n},\mu_{f}(C)\rangle
=∑C∈𝒫n∫(C−ξ)/εθ⁡(ξ+ε​s)​⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\displaystyle=\sum_{C\in\mathscr{P}_{n}}\int_{(C-\xi)/\varepsilon}\theta(\xi+\varepsilon s)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

Si ξ\xi est un sommet de CC, le même argument que celui effectué dans la preuve du lemme 5.7.5 prouve que le terme correspondant à CC converge vers θ⁡(ξ)​λC\theta(\xi)\lambda_{C} lorsque ε→0+\varepsilon\rightarrow 0^{+}, où

λC=∫ξ+𝐑+​(C−ξ)⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\lambda_{C}=\int_{\xi+\mathbf{R}_{+}(C-\xi)}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

En revanche, si ξ∉C\xi\not\in C, cette quantité converge vers 00. Par suite, ∫P⟨θ​(d′​d′′⁡h)n,μ⟩=θ⁡(ξ)​λP\int_{P}\langle\theta(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h)^{n},\mu\rangle=\theta(\xi)\lambda_{P}, où

λP=∑C∈𝒫nξ∈C∫ξ+𝐑+​(C−ξ)⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\lambda_{P}=\sum_{\begin{subarray}{c}C\in\mathscr{P}_{n}\\ \xi\in C\end{subarray}}\int_{\xi+\mathbf{R}_{+}(C-\xi)}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

On a ainsi ∫Xv​MA⁡(u)=λP​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}v(x) pour toute fonction lisse tropicalisée par ff. Ce calcul montre aussi que λP\lambda_{P} ne dépend que des faces calibrées de dimension nn de ftrop​(X)f_{\text{trop}}(X) contenant le point ξ\xi. En particulier, λP=0\lambda_{P}=0 si PP n’a pas de face de dimension nn qui contienne ξ\xi, c’est-à-dire si la dimension tropicale de ff en xx est <n<n.

Soit vv une fonction lisse arbitraire sur XX ; soit YY un voisinage de xx qui est un dommaine analytique compact sur lequel vv est tropicale. Alors, il existe un moment f′:Y→T′f^{\prime}\colon Y\rightarrow T^{\prime} et un morphisme affine de tores p:T′→Tp\colon T^{\prime}\rightarrow T tel que f=p∘f′f=p\circ f^{\prime}, une fonction 𝒞∞\mathscr{C}^{\infty} θ\theta sur P′=(f′)trop​(Y)P^{\prime}=(f^{\prime})_{\text{trop}}(Y). Le même calcul montre qu’il existe un nombre réel λP′\lambda_{P^{\prime}} tel que ∫Xv​MA⁡(u)=λP′​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P^{\prime}}v(x) dès que vv est tropicalisée par f′f^{\prime}. Nécessairement, λP=λP′\lambda_{P}=\lambda_{P^{\prime}}.

Autrement dit, ∫Xv​MA⁡(u)=λP​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}v(x) pour toute fonction lisse vv, soit encore MA⁡(u)=λP​δx\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}\delta_{x}. ∎

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