1.4 Formes différentielles sur un polytope [01M6]
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1.4 Formes différentielles sur un polytope
1.4.1
Fixons une classe admissible de fonctions numériques. Soit un espace affine de dimension finie sur et soit un polytope de ; on note l’injection canonique de dans .
Soit un ouvert de . On définit comme le sous-espace vectoriel de constitué des formes possédant la propriété suivante : pour toute cellule de contenue dans , l’image de dans , dont le germe au voisinage de est défini sans ambiguïté, est nulle en tout point de . Comme
cette propriété se traduit, en coordonnées, par la nullité d’un certain nombre d’applications sur .
Pour vérifier qu’une section de appartient à , il suffit de s’assurer que la condition ci-dessus est satisfaite sur un ensemble de cellules recouvrant (par exemple, sur une décomposition cellulaire de ). Lorsque est contenue dans la classe des fonctions continues, on peut se contenter de tester l’annulation requise en les points intérieurs des cellules considérées.
Il est immédiat que est un sous-faisceau en -espaces vectoriels de . On définit alors le faisceau comme le faisceau quotient de par son sous-faisceau . Cette définition est compatible avec la précédente lorsque est un sous-espace affine de .
Le faisceau est un -module gradué, et une -algèbre graduée si est stable par multiplication. On écrira au lieu de , et parfois au lieu de . Lorsque est stable par multiplication, un faisceau d’anneaux.
\remaname 1.4.2.
Si est un ouvert de et si , on sait définir , ainsi que si l’intégrale précédente est finie et si est orienté (on fixe une décomposition cellulaire de , et on calcule séparément l’intégrale sur chaque cellule de dimension ).
1.4.3
On notera que la notion de fonction (et donc de superforme) lisse sur un polytope d’un espace affine dépend de la façon dont ce polytope est plongé.
Soit par exemple le graphe de , réunion des segments et et son image dans par la première projection . L’application induit un isomorphisme d’espaces linéaires par morceaux de sur .
La fonction sur définie par est continue, mais n’est pas lisse. En revanche, la fonction sur est lisse, comme restriction de la seconde coordonnée.
La tige en l’origine du faisceau des -formes sur est de dimension , engendrée par les images de et , tandis que la tige correspondante sur n’est que de dimension , engendrée par .
1.4.4
Soit un polytope d’un espace affine réel de dimension finie et soit une forme de type à coefficients mesurables sur un ouvert de .
Si est un sous-espace affine de de dimension et si est un élément de , on définit les intégrales et, le cas échéant, exactement comme en 1.3.3 : elles se ramènent à des intégrales de formes différentielles classiques, cf. la remarque 1.4.2.
\lemmname 1.4.5.
Supposons . On a alors .
Démonstration.
Soit un ouvert de et soit une section de sur . Soit une cellule de contenue dans . On a . Par suite, , et appartient donc à . ∎
1.4.6
L’opérateur de symétrie applique dans et induit un morphisme de faisceaux, toujours noté , de dans tel que .
Supposons que . Les opérateurs différentiels et sur appliquent alors dans et respectivement. Ils induisent donc des opérateurs différentiels de dans et respectivement.
1.4.7
Ces constructions sont fonctorielles pour les morphismes affines. Soit et des polytopes de et respectivement et soit une application égale à la restriction d’une application affine . Notons et les immersions de dans et de dans . Soit . L’application affine induit un morphisme de faisceaux de dans qui applique dans . Il en résulte un homomorphisme, noté , de dans .
Ces homomomorphismes respectent les structures de modules gradués, et d’algèbres graduées si est stable par multiplication. Ils commutent à l’involution , et aux opérateurs différentiels et lorsque .
Si et sont deux polytopes de tels que et si désigne l’inclusion de dans , on écrira par abus au lieu de .