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1.5.6 [01ML]

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1.5.6

Comme ils définissent aussi la même intégrale, nous identifierons implicitement, dans la suite, deux calibrages qui ont un raffinement commun.

Ainsi, un calibrage μ\mu ne sera plus subordonné à une décomposition polytopale 𝒞\mathscr{C} donnée. Aussi écrirons-nous ∫P⟨ω,∂μ⟩\int_{P}\langle\omega,\partial\mu\rangle au lieu de ∫∂𝒞P⟨ω,μ⟩\int_{\partial_{\mathscr{C}}P}\langle\omega,\mu\rangle. Nous nous contenterons de voir ceci comme une convention d’écriture ; au vu de (1.5.4.1), on pourrait lui donner un sens plus précis en définissant le « bord » ∂μ\partial\mu de μ\mu comme la donnée à raffinement près des différentes discordances.

\lemmname 1.5.7 (Formules de Stokes et Green).

Soit VV un espace affine, soit PP un sous-espace linéaire par morceaux de VV et soit μ\mu un calibrage de PP. Soit ω\omega une (n−1,n)(n-1,n)-forme lisse et à support compact sur PP. On a la formule de Stokes :

∫X⟨d′⁡ω,μ⟩=∫X⟨ω,∂μ⟩.\int_{X}\langle\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\omega,\mu\rangle=\int_{X}\langle\omega,\partial\mu\rangle. (1.5.7.1)

Soit α\alpha et β\beta des (p,p)(p,p) et (q,q)(q,q)-formes lisses et symétriques sur PP, où p+q=p−1p+q=p-1. Si l’intersection de leurs supports est compact, on a la formule de Green :

∫X⟨α∧d′​d′′⁡β−d′​d′′⁡α∧β,μ⟩=∫X⟨α∧d′′⁡β−d′′⁡α∧β,∂μ⟩.\int_{X}\langle\alpha\wedge\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\beta-\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha\wedge\beta,\mu\rangle=\int_{X}\langle\alpha\wedge\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}\beta-\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha\wedge\beta,\partial\mu\rangle. (1.5.7.2)
Démonstration.

Ces formules résultent de celles démontrées ci-dessus pour des demi-espaces et de la définition des calibrages et des discordances.

En effet, supposons d’abord que PP soit un livre : sa tranche est un sous-espace affine WW de dimension n−1n-1 de VV, ses pages des demi-espaces Vi+V_{i}^{+} de bord WW dans des sous-esapces affines de dimension de nn de VV contenant WW. Fixons une orientation sur WW et munissons les espaces ViV_{i} de l’orientation correspondant à la normale sortante. Le calibrage μ\mu correspond alors à des nn-vecteurs μ~i\tilde{\mu}_{i} de V→i\overrightarrow{V}_{i}, la discordance μW\mu_{W} à leur somme. D’après la formule de Stokes (lemme 1.3.8), on a

∫X⟨d′⁡ω,μ⟩=∑i∫Vi+⟨d′⁡ω,μi⟩=∑i∫W⟨ω,μi⟩=∫W⟨ω,μW⟩=∫X⟨ω,∂μ⟩.\int_{X}\langle\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\omega,\mu\rangle=\sum_{i}\int_{V_{i}^{+}}\langle\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\omega,\mu_{i}\rangle=\sum_{i}\int_{W}\langle\omega,\mu_{i}\rangle=\int_{W}\langle\omega,\mu_{W}\rangle=\int_{X}\langle\omega,\partial\mu\rangle.

Cela démontre la formule de Stokes dans ce cas particulier.

Pour traiter le cas général, fixons une décomposition cellulaire 𝒞\mathscr{C} de PP.

La réunion ∂2𝒞\partial^{2}\mathscr{C} des cellules de 𝒞\mathscr{C} de dimension au plus n−2n-2 intersecte chaque cellule CC de dimension ≥n−1\geq n-1 de 𝒞\mathscr{C} selon un ensemble de mesure nulle dans l’espace affine ⟨C⟩\langle C\rangle.

Il s’ensuit que le compact ∂2𝒞∩supp⁡(ω)\partial^{2}\mathscr{C}\cap\operatorname{supp}(\omega) possède un voisinage dont la trace sur chaque cellule CC de dimension ≥n−1\geq n-1 est de mesure arbitrairement petite dans ⟨C⟩\langle C\rangle.

Pour tout point xx de P ∂2𝒞P\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}}\partial^{2}\mathscr{C}, il existe un voisinage UxU_{x} de xx dans VV et un livre LxL_{x} tel que Lx∩Ux=X∩UxL_{x}\cap U_{x}=X\cap U_{x}. Comme on a prouvé la formule de Stokes pour les livres, un argument de partition de l’unité et de passage à la limite (pour traiter ce qui se passe au voisinage de ∂2𝒞∩supp⁡(ω)\partial^{2}\mathscr{C}\cap\operatorname{supp}(\omega)) l’entraîne dans le cas général.

La formule de Green se prouve de la même façon. ∎

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