§ 3 Formes différentielles réelles en géométrie ultramétrique [01NH]
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§ 3 Formes différentielles réelles en géométrie ultramétrique
3.1 Formes de type sur un espace analytique
3.1.1
Soit un espace -analytique. On appelle carte tropicale sur la donnée d’un moment sur et d’un polytope compact de qui contient . Les cartes tropicales sur forment une catégorie (essentiellement) petite, un morphisme d’une carte tropicale dans une autre étant un morphisme de tores tel que et .
3.1.2
Fixons une classe admissible de fonctions numériques. Pour tout ouvert de et tout couple d’entiers naturels, notons la limite inductive des espaces , lorsque parcourt l’ensemble des cartes tropicales sur .
Lorsque parcourt l’ensemble des ouverts de , les espaces définissent un préfaisceau sur ; le faisceau associé , est appelé le faisceau des formes de type sur à coefficients dans ; lorsque , on parle de forme lisse.
Soit un ouvert de et soit une carte tropicale sur . Toute forme appartenant à définit un élément de , puis une forme appartenant à ; celle-ci sera notée .
Supposons que . Le faisceau est alors nul. En effet, soit un ouvert de , soit une carte tropicale sur , et soit une forme de type sur à coefficients dans . Nous allons montrer que est nulle au voisinage de tout point de , ce qui suffira à conclure.
Soit et soit un voisinage analytique compact de dans . La carte tropicale se factorise par .
Par conséquent, .
La dimension de est majorée par celle de , et est donc strictement inférieure à . Par conséquent, ; dès lors, et , ce qui achève la démonstration.
3.1.3
Le faisceau est un faisceau en -algèbres de fonctions numériques sur , que l’on appelle les fonctions lisses. Ses sections sur un ouvert sont les fonctions réelles sur qui s’écrivent localement sur sous la forme où les sont des fonctions holomorphes inversibles et où est une fonction définie sur un ouvert de contenant l’image de l’application .
3.1.4
Les faisceaux sont des -modules.
Ils sont naturellement munis de différentielles et , caractérisées par les relations
pour toute carte tropicale et toute forme de type sur .
Leur somme directe est un faisceau en algèbres bigraduées commutatives ; si est de type et de type , alors
Elle est aussi munie d’une involution caractérisée par la condition pour toute carte comme ci-dessus. Les différentielles vérifient la règle de Leibniz : si et sont respectivement de type et , on a
et de même pour .
3.1.5
La somme directe est faisceau en -modules bigradués, auquel l’involution se prolonge.
Si est stable par multiplication, le faisceau est un faisceau de -algèbres, et est une -algèbre bigraduée, et est un automorphisme de -algèbre.
3.1.6
Lorsque est la classe des fonctions mesurables (resp. localement intégrables, resp. pour un certain , resp. localement pour un certain ), on dira que est le faisceau des formes à coefficients mesurables (resp. localement intégrables, resp. , resp. localement ) sur .
Mais si est la classe des fonctions continues, on dira que est le faisceau des formes à coefficients tropicalement continus sur .
On doit introduire l’adverbe tropicalement pour éviter la confusion avec la notion de fonction continue sur un espace de Berkovich : bien entendu, toute fonction tropicalement continue sur un espace de Berkovich est continue, mais la réciproque est fausse. En effet, comme la valeur absolue d’une fonction inversible est constante au voisinage de tout point rigide, il en est de même de toute fonction tropicalement continue. En revanche, l’exemple de l’application sur montre qu’il existe des fonctions continues qui ne sont pas localement constantes au voisinage d’un point rigide.
3.1.7
Cette construction est fonctorielle. Plus précisément, si est un morphisme d’espaces -analytiques, on dispose d’une application naturelle qui est un morphisme d’anneaux gradués, commute aux dérivations et ainsi qu’à l’involution .
On dispose également d’une application naturelle qui est un morphisme de -modules gradués, et de -algèbres graduées si est stable par multiplication, et qui commute à l’involution .
Si est un domaine analytique ou un fermé de Zariski de et si on se permettra de noter l’image de dans .
\lemmname 3.1.8.
Pour qu’une forme soit nulle, il faut et il suffit que sa restriction à tout domaine analytique compact de le soit. Si est bon, il suffit qu’elle le soit sur tout domaine affinoïde de .
Démonstration.
Cela résulte du fait que tout point possède une base de voisinages qui sont des intérieurs de domaines analytiques compacts, resp. des domaines affinoïdes de si celui-ci est bon. ∎
3.1.9
Soit une forme de type et à coefficients dans sur et soit un domaine analytique de .
Une présentation de est la donnée d’une carte tropicale et d’une forme telle que . On dira que est tropicale si elle admet une présentation ; lorsque c’est le cas, nous dirons aussi que tropicalise .
Supposons que soit compact et tropicalise , et soit une présentation de . Comme est un polytope, est encore une présentation de ; une telle présentation sera simplement notée : l’omission du polytope signifie qu’il est égal à .
Supposons que soit bon. Par définition du faisceau des -formes, tout point de possède un voisinage affinoïde qui tropicalise .
\lemmname 3.1.10.
Soit et deux moments sur tels que . Alors, pour tout polytope compact qui contient et toute forme sur , on a .
Démonstration.
On peut supposer que est un espace analytique compact et que . Notons l’image de dans par l’immersion diagonale. La première projection induit un morphisme de la carte tropicale dans la carte tropicale ; de même la seconde projection induit un morphisme de la carte tropicale dans la carte tropicale . Sur , les applications et coïncident, si bien que les formes et coïncident. Le lemme en résulte. ∎
3.2 Support
3.2.1
Comme pour toute section d’un faisceau de groupes abéliens, le support d’une forme différentielle de type est l’ensemble des points où son germe n’est pas nul ; c’est aussi le complémentaire du plus grand ouvert à la restriction duquel cette forme est nul. Ce paragraphe est consacré à quelques propriétés de ce support, en lien avec la géométrie tropicale.
\lemmname 3.2.2.
Soit un espace analytique compact, et soit une forme de type sur , à coefficients dans . Soit une présentation de . Si alors .
Démonstration.
Par définition, tout point de possède un voisinage ouvert tel que la restriction à de fournisse l’objet nul de la limite inductive . Il existe en conséquence, par compacité de , une famille finie , où les sont des ouverts qui recouvrent , où est pour tout une carte tropicale sur , et où est pour tout un morphisme affine de tores de vers tel que et .
Comme les recouvrent , le polytope est la réunion des images par les des sous-espaces linéaires par morceaux . Il existe donc une décomposition cellulaire de et, pour tout , une décomposition cellulaire de , telles que toute cellule de soit l’image pour un certain , d’une cellule de par .
Soit . Choisissons et une cellule telle que . L’application induit alors une surjection affine de sur , et la restriction de au vosinage de dans est nulle car . Par suite, la restriction au voisinage de dans de la forme est nulle.
Il en résulte que , ce qu’il fallait démontrer. ∎
\coroname 3.2.3.
Conservons les notations du lemme. Notons le support de dans et celui de dans . On a .
Démonstration.
Soit un point de . Soit un voisinage de dans qui est un polytope compact. Le domaine analytique de est un voisinage de et .
Supposons que appartienne à . Le compact rencontre alors l’intérieur de , ce qui entraîne que , et donc que . Il s’ensuit que rencontre . Comme peut être choisi arbitrairement petit, appartient à , d’où l’inclusion .
Inversement, supposons que . Par définition de , la restriction à de la forme est non nulle. Il s’ensuit d’après le lemme, que la restriction de à est non nulle. Par conséquent, rencontre , et rencontre . Comme est un voisinage arbitrairement petit de , celui-ci est adhérent à . Puisque est compact, appartient à . ∎
\coroname 3.2.4.
Soit un espace -analytique, soit une forme à coefficients mesurables sur , et soit un G-recouvrement de par des domaines analytiques. Si pour tout , alors .
Démonstration.
On peut raisonner localement, ce qui ramène le problème au cas où est compact, où est tropicale, et où est un recouvrement fini de par des domaines analytiques compacts.
Soit une présentation de . En vertu du lemme 3.2.2, la restriction de à est nulle pour tout .
Comme , il vient , et donc .
∎
\lemmname 3.2.5.
Soit un espace -analytique de dimension , soit une -forme sur à coefficients mesurables, et soit un point de tel que . Il existe un voisinage analytique compact de dans tel .
Démonstration.
Soit un voisinage analytique compact tel que soit égal à la dimension tropicale de en , et tel que tropicalise .
Choisissons une présentation de . On a . Par conséquent, et . ∎
\lemmname 3.2.6.
Soit un morphisme entre espaces -analytiques. On suppose que est purement de dimension et purement de dimension . Soit tel que . La dimension de en est alors égale à .
Démonstration.
Posons . Quitte à remplacer par un domaine affinoïde de contenant , et par un domaine affinoïde de contenant , on peut supposer que et sont affinoïdes.
Soit la dimension de en . D’après le théorème 4.6 de [28], la flèche se factorise par un morphisme de dimension relative nulle en .
En vertu de la variante analytique du Main Theorem de Zariski (th. 3.2 de [28]), il existe un voisinage affinoïde de dans , un morphisme étale , et un domaine affinoïde de tels que se factorise par un morphisme fini .
Comme est purement de dimension , il résulte du lemme 2.3.3 de [30] que est purement de dimension . Il en est donc de même de son domaine analytique . De ce fait, la dimension de est inférieure ou égale à . En tant que domaine affinoïde de , l’espace est purement de dimension ; on a donc .
Par ailleurs, par définition de il existe une composante irréductible de contenant et de dimension . Celle-ci possède un point tel que ; comme , on a .
En conséquence, , d’où finalement l’égalité . ∎
\propname 3.2.7.
Soit un espace -analytique sans bord, purement de dimension . Soit une forme de type à coefficients tropicalement continus sur et soit son support. Les points de tels que sont denses dans .
Démonstration.
Quitte à remplacer par un voisinage ouvert d’un point de , il suffit de prouver que contient un tel point . On peut aussi supposer que est tropicale. Soit donc une présentation de .
Soit un point de et soit un voisinage affinoïde de possédant la propriété suivante : pour tout voisinage affinoïde de dans , le compact est un voisinage de dans ; l’existence d’un tel découle de 2.3.3.
Fixons un voisinage affinoïde de dans . Comme est un voisinage de dans et comme appartient au support de , la restriction à de n’est pas nulle. Par suite, appartient au support de (corollaire 3.2.3).
Fixons une décomposition cellulaire de , et soit la réunion des cellules maximales de qui contiennent . Comme est un voisinage de dans , le polytope est lui-même un voisinage de dans .
Il s’ensuit que ; par conséquent, il existe une cellule maximale de (contenue dans ), dont on note la dimension, telle que ; la forme étant à coefficients continus, il existe un ouvert de , contenu dans son intérieur, tel que ; notons que est ouvert dans .
L’espace est un ouvert de .
Soit un morphisme affine de tores tel que soit injectif sur , de sorte que est un ouvert non vide de . Il existe une forme sur telle que . Posons ; on a . Écrivons , où et parcourent les multiindices de de longueurs et respectivement. Quitte à restreindre , et donc , on peut aussi supposer que l’une des fonctions continues ne s’annule pas sur .
Fixons une cellule compacte non vide, de dimension et contenu dans . Comme , le domaine analytique compact est non vide, et il est contenu dans puisque . Son image par est égale à , et son image par est en conséquence un polytope compact et de dimension de . Il existe donc en lequel la dimension tropicale de est égale à ; la dimension tropicale de en est a fortiori égale à , ce qui signifie que appartient à la partie du squelette de (2.3.3).
En vertu du lemme 3.2.6 ci-dessus, la fibre est purement de dimension . Il existe donc un point de cette fibre tel que . Comme , il vient .
Comme appartient à et comme est sans bord puisque est un ouvert de l’espace sans bord , il résulte de 2.3.3 que pour tout voisinage affinoïde de dans , le compact contient un voisinage de dans . Comme il est par ailleurs contenu dans par définition de , il contient un ouvert de , sur lequel est non nulle.
Il s’ensuit, d’après le lemme 3.2.2, que est non nulle. Ceci valant pour tout , le point appartient au support de , ce qui achève la démonstration. ∎
\propname 3.2.8.
Supposons que soit purement de dimension et sans bord. Si est une forme lisse de type sur , non nulle, alors il existe une forme de type sur telle que .
Démonstration.
D’après la proposition 3.2.7, il existe un point du support de tel que . Soit un voisinage affinoïde de et un moment qui tropicalise la forme tel que soit purement de dimension . Soit une forme lisse sur telle que ; elle n’est pas nulle.
L’image est un sous-espace linéaire par morceaux de dimension . Il existe donc un ouvert d’une cellule ouverte maximale qui ne rencontre pas tel que . Comme , on peut trouver une -forme lisse à support compact contenu dans telle que . Puisque son support ne rencontre pas , la forme sur se prolonge (par zéro) en une forme lisse à support propre sur . La restriction à de est égal à , donc n’est pas nulle (lemme 3.2.2). ∎
\lemmname 3.2.9.
Soit un espace -analytique purement de dimension , et soit une forme à coefficients mesurables sur , de type ou pour un certain . Soit un ouvert de . Supposons que le support de est fortement paracompact dans ; le support de est alors fortement paracompact dans .
Démonstration.
Quitte à remplacer par un voisinage paracompact du support de , et par son intersection avec , on peut supposer que est paracompact. En raisonnant composante connexe par composante connexe, on peut le supposer connexe, et partant dénombrable à l’infini.
Il existe alors un G-recouvrement localement fini et dénombrable de par des domaines affinoïdes qui tropicalisent .
Pour chaque , la forme admet une présentation .
Fixons , et appelons le sous-ensemble de formé des points en lesquels la dimension tropicale de est égale à . Comme le bidegré de est égal à ou , le support de est contenu dans . Il en résulte, d’après le corollaire 3.2.4, que contient le support de .
Choisissons un isomorphisme . Pour toute partie de de cardinal , notons le morphisme de vers composé de et de la projection naturelle . La dimension tropicale de en un point de est alors égale à si et seulement si il existe tel que soit de dimension tropicale en .
Autrement dit, est la réunion des . On peut donc écrire comme une réunion finie où chaque est un compact homéomorphe à un polytope (2.3.4).
L’intersection de avec chacun des est homéomorphe à un ouvert d’un polytope et est donc dénombrable à l’infini.
Par conséquent, l’intersection de avec est dénombrable à l’infini ; comme l’ensemble d’indice est dénombrable, l’intersection de avec s’écrit comme une réunion dénombrable de compacts.
Le lemme 2.1.6 assure que chaque possède dans un voisinage ouvert dénombrable à l’infini.
La réunion des est un voisinage ouvert et dénombrable à l’infini de dans ; comme contient le support de , l’ouvert de est un voisinage paracompact du support de .
∎
3.3 Partitions de l’unité
\lemmname 3.3.1.
Soit un espace -affinoïde et soit , des points distincts de . Il existe une fonction lisse sur qui vaut au voisinage de et au voisinage de .
Démonstration.
Par définition du spectre (analytique) d’une algèbre affinoïde, il existe une fonction holomorphe sur telle que .
Supposons ces deux valeurs non nulles ; soit une fonction à support compact sur valant au voisinage de et au voisinage de . La fonction , définie sur l’ouvert d’inversibilité de , est lisse ; prolongeons-la par sur tout entier. Comme est à support compact, la fonction obtenue est nulle au voisinage de l’ensemble des zéros de ; elle est donc lisse.
Si , on raisonne de même à partir d’une fonction à support compact valant au voisinage de .
Si , on construit comme ci-dessus une fonction lisse qui est nulle au voisinage de et qui vaut au voisinage de ; la fonction convient. ∎
\coroname 3.3.2.
Soit un espace -affinoïde, soit un sous-ensemble compact de , soit . Il existe une fonction lisse sur qui vaut au voisinage de et nulle au voisinage de .
Démonstration.
Pour tout , soit une fonction lisse sur valant au voisinage de et nulle dans un voisinage de . Soit une famille finie de points de telle que les recouvrent . La fonction convient. ∎
\coroname 3.3.3.
Soit un bon espace -analytique topologiquement séparé, soit un point de , soit un voisinage de . Il existe une fonction lisse sur qui vaut au voisinage de , et dont le support est compact et contenu dans .
Démonstration.
Soit un voisinage affinoïde de ; il est fermé dans , car est topologiquement séparé. Par suite, est une partie fermée de contenue dans . Soit une fonction lisse sur qui vaut au voisinage de et qui est nulle au voisinage de . Soit la fonction sur qui coïncide avec sur et qui est nulle en dehors de . Elle est lisse sur l’intérieur de , sur l’ouvert , ainsi que sur un voisinage de dans ; ces trois ouverts recouvrent . La fonction est donc lisse ; son support est contenu dans , comme il est contenu dans l’affinoïde , il est aussi compact. ∎
\coroname 3.3.4.
Soit un bon espace -analytique topologiquement séparé. Soit une partie compacte de et soit un voisinage ouvert de dans . Il existe une fonction , qui est lisse et à support compact, qui vaut au voisinage de et qui est nulle hors de .
Démonstration.
Pour tout , soit une fonction lisse sur qui vaut au voisinage de et dont le support est compact et contenu dans . Quitte à remplacer par son carré, on peut la supposer positive ou nulle. Comme est compact, la somme d’une sous-famille finie de ces fonctions est strictement positive en tout point de ; elle est lisse et son support est encore compact et contenu dans . Soit une fonction de vers , nulle en et égale à sur un voisinage de . La fonction convient. ∎
\propname 3.3.5 (Stone–Weierstraß).
Soit un bon espace -analytique topologiquement séparé, soit un ouvert de . Soit une fonction continue à valeurs réelles sur dont le support est compact et contenu dans . Pour tout , il existe une fonction lisse sur dont le support est compact, contenu dans , et telle que pour tout .
Démonstration.
Soit le compactifié d’Alexandroff de ; comme est localement compact, c’est un espace topologique compact. Soit l’ensemble des fonctions réelles sur qui sont la somme d’une fonction constante et d’une fonction lisse à support compact sur (prolongée par au point à l’infini). C’est une sous-algèbre unitaire de l’algèbre des fonctions continues sur ; elle sépare les points en vertu du corollaire 3.3.3. Prolongée par au point à l’infini, la fonction définit une fonction continue sur . D’après le théorème de Stone-Weierstraß, il existe un nombre réel et une fonction lisse à support compact sur , disons , tels que . En considérant cette inégalité au point à l’infini, on a , si bien que en tout point.
Soit une fonction lisse sur dont le support est compact et contenu dans et qui vaut au voisinage du support de . La fonction est lisse sur , son support est compact et contenu dans . Pour en dehors du support de , on a . Si appartient au support de , on a . La fonction convient. ∎
\propname 3.3.6 (Partitions de l’unité lisses).
Soit un bon espace -analytique paracompact.11 1 Rappelons que la définition d’un espace topologique paracompact le suppose séparé. Soit un recouvrement ouvert de . Il existe une partition de l’unité subordonnée à formée de fonctions lisses sur : pour tout , une fonction lisse, positive ou nulle, sur , de support contenu dans , et telles que , la somme étant localement finie.
Démonstration.
On peut supposer que est connexe. Comme il est paracompact, on peut aussi supposer que est un recouvrement ouvert, localement fini de formé d’ouverts relativement compacts dans . Puisque est connexe et paracompact, il est dénombrable à l’infini et l’on peut indexer par l’ensemble des entiers naturel l’ensemble d’indices du recouvrement .
Considérons une partition de l’unité continue subordonnée au recouvrement . Pour tout , le support de est compact. Il existe donc une fonction lisse sur , à support compact contenu dans , telle que . Posons ; c’est la somme d’une famille localement finie donc fonctions lisses, donc c’est une fonction lisse. Pour ,
Posons ; c’est une fonction lisse sur dont le support est contenu dans . On a . ∎
\coroname 3.3.7.
Soit un bon espace -analytique paracompact. Les faisceaux sont fins.
3.4 Existence de tropicalisations (presque) globales
La définition d’une forme lisse est locale, mais lorsque la source est affinoïde, on peut en donner une version partiellement globale ; c’est l’objet de la proposition qui suit.
\propname 3.4.1.
Soit un espace -affinoïde et soit une forme lisse sur . Il existe une famille finie de fonctions holomorphes sur possédant la propriété suivante : soit , soit l’ensemble des indices tels que , soit l’ouvert d’inversibilité simultanée des pour et soit le moment ; le point possède un voisinage ouvert dans tel que tropicalise .
Démonstration.
Soit . Par définition d’une forme lisse, il existe un voisinage ouvert de dans , une famille de fonctions holomorphes inversibles sur , et une forme lisse sur , tels que . Par définition de la topologie de , on peut supposer qu’il existe une famille finie de fonctions analytiques sur et, pour tout , un intervalle ouvert borné de tels que l’ouvert soit défini par la conjonction des conditions pour , et tels que chacune des soit la restriction à d’une fonction inversible (encore notée ) sur le domaine affinoïde de défini par la conjonction des conditions pour .
On peut en outre remplacer chaque par une fonction sur qui a même tropicalisation. Soit l’ensemble des indices tels que . L’algèbre des fonctions analytiques de la forme , où est holomorphe sur et où les sont des entiers négatifs ou nuls, est dense dans l’algèbre des fonctions analytiques sur . Comme la borne inférieure sur de la norme de chacune des est strictement positive, on peut remplacer pour tout la fonction par une fonction de la forme , où est holomorphe sur et où les sont des entiers négatifs ou nuls.
Comme est compact, il admet une partie finie de telle que les , pour , recouvrent . Considérons la famille de toutes les fonctions et , pour , et , et renumérotons-la de façon arbitraire en une famille . La description explicite de donnée ci-dessus pour tout assure que satisfait les conclusions de la proposition. ∎
3.4.2 Bref rappel sur les réductions graduées à la Temkin.
Traditionnellement, la réduction d’une algèbre -affinoïde est définie comme le quotient de l’anneau par son idéal , où est la (semi)-norme spectrale sur , qui coïncide avec le rayon spectral au sens de la théorie générale des algèbres de Banach.
Toutefois, cette réduction ne s’avère exploitable que lorsque est strictement -affinoïde ; elle a en général des propriétés pathologiques – ainsi, si , l’algèbre est isomorphe à , alors qu’elle devrait moralement être de dimension .
Pour remédier à ces défauts, Temkin a développé dans [53] une théorie de la réduction graduée des algèbres affinoïdes.
Rappelons brièvement en quoi elle consiste. Pour toute algèbre -affinoïde , Temkin définit comme l’anneau -gradué
Remarquons que la réduction traditionnelle s’interprète maintenant comme l’ensemble des éléments homogènes de degré 1 de (attention, la graduation est multiplicative !).
La plupart des propriétés de la réduction usuelle se déclinent mutatis mutandis dans ce contexte ; il convient simplement de remplacer un certain nombre de notions d’algèbre commutative par leurs avatars gradués. Nous n’entrerons pas ici dans les détails ; le lecteur intéressé pourra consulter [53] ou [32]. Indiquons simplement que l’on dispose d’une application anticontinue de réduction de vers sa réduction graduée , définie comme l’ensemble des idéaux homogènes premiers de .
\lemmname 3.4.3.
Soit un morphisme entre espaces -affinoïdes et soit un compact contenu dans . Il existe une famille de fonctions analytiques non nilpotentes sur telle que les propriétés suivantes soient satisfaites, en désignant pour tout par le rayon spectral de :
- 1.
Pour tout et tout on a ;
- 2.
Pour tout il existe tel que .
Démonstration.
Notons et les réductions graduées à la Temkin des espaces affinoïdes et , ainsi que l’application induite par . Soit la flèche de réduction. Notons et les algèbres respectivement associées à et , et et leurs réductions graduées.
Soit . Notons (resp ) l’idéal de (resp. ) engendré par les éléments homogènes s’annulant sur (resp. ). Soit le sous-ensemble de formé des points tel que soit finie sur . En vertu du going-up gradué, si alors .
L’intérieur est précisément égal à ([53], Proposition 3.1).
Soit . Comme , on a . L’image réciproque du fermé de est ouverte, et la compacité de entraîne alors que est contenu dans une réunion finie , où les appartiennent à ; notons que est un fermé de , qui est contenu dans .
Par quasi-compacité de , il existe une famille de fonctions analytiques non nilpotentes sur , de rayons spectraux respectifs , telle que soit le lieu des zéros des , où désigne l’image canonique de dans le groupe des éléments homogènes de degré de .
Soit . Puisque , on a pour tout l’égalité , ce qui signifie exactement que .
Soit . Le point n’appartient pas à , et a fortiori pas à . Il s’ensuit qu’il existe tel que , ce qui signifie exactement que est égal à . ∎
\propname 3.4.4.
Soit un morphisme entre espaces -affinoïdes, où est purement de dimension . Soit une famille de formes à coefficients mesurables sur . Soit un compact contenu dans constitué de points tels que .
Il existe un voisinage affinoïde de dans , qui est un domaine rationnel de , et un moment tels que les deux propriétés suivantes soient satisfaites :
1) tropicalise chacune des ;
2) .
Démonstration.
Soit l’algèbre des fonctions analytiques sur . Il résulte de la proposition 3.4.1 qu’il existe une famille finie de fonctions appartenant à possédant la propriété suivante :
Soit , soit l’ensemble des indices tels que , soit l’ouvert d’inversibilité simultanée des pour et soit le moment ; le point possède un voisinage ouvert dans tel que tropicalise chacune des .
Soit . Comme , le point n’est situé sur aucun fermé de Zariski de de dimension ; comme est purement de dimension , cela signifie que n’appartient qu’à une composante irréductible de , et est Zariski-dense dans celle-ci.
Soit la famille des composantes irréductibles de . On pose ; pour tout , on désigne par la composante irréductible de qui correspond à .
Par le lemme d’évitement des idéaux premiers appliqué sur le schéma affine , il existe une fonction holomorphe sur telle que s’annule en tout point de dès que , et soit génériquement inversible sur pour tout ; notons (resp. ) le lieu des zéros de sur (resp. ).
Soit . L’ouvert de est la réunion disjointe des ouverts . Il existe donc sur et un entier tels que pour tout la fonction soit égale à si est génériquement inversible sur , et égale à dans le cas contraire :
Modifions la famille en remplaçant chacun des par , et en posant ; puis écrivons au lieu de , pour alléger les notations. La nouvelle famille ainsi obtenue satisfait encore sous réserve que l’on se limite aux points , c’est-à-dire aux points en lesquels est inversible ; et chacune des est maintenant génériquement inversible sur toutes les , et est donc inversible au voisinage de .
Le compact est contenu dans . En vertu du lemme 3.4.3, il existe un nombre fini de fonctions analytiques non nilpotentes sur , de rayons spectraux respectifs , telles que :
- —
pour tout et tout , ;
- —
pour tout , il existe tel que .
Choisissons pour tout un nombre réel strictement positif tel que sur , et soit le domaine affinoïde rationnel de défini par la conjonction d’inégalités ; comme ne s’annule pas sur , on peut écrire .
Fixons . Soit l’ensemble des indices tels que soit génériquement inversible ; elle est alors inversible au voisinage de . Pour tout , choisissons deux réels et différents de , tels que et tels que sur . Soit le domaine affinoïde de défini par la conjonction des inégalités pour et soit le domaine affinoïde de ; c’est un domaine rationnel de , et partant de .
Si , on note la fonction analytique sur qui vaut sur et sur .
Soit . Il appartient à l’un des ; on a donc si , et sinon. En conséquence, le point n’appartient pas à ; il vient .
Soit . Par définition du domaine affinoïde , on est dans l’un des deux cas suivants, non exclusifs l’un de l’autre.
- —
Premier cas : il existe tel que . On a alors .
- —
Second cas : il existe tel que et . La définition de et assure alors que ; et comme et sont différents de , le réel n’appartient pas non plus à ; il s’ensuit que .
Soit le moment défini sur par la concaténation des et des ; il résulte de ce qui précède que . Par ailleurs, soit . Par choix des , il existe un polytope compact qui est un voisinage de dans tel que chacune des provienne via d’une forme sur . Le lemme 3.2.2 assure que les sont uniquement déterminées ; il garantit également leur recollement lorsque varie. Ainsi, tropicalise chacune des . ∎
3.5 Calibrage canonique d’une tropicalisation
3.5.1
Soit un espace -analytique compact purement de dimension et soit un moment sur .
L’espace est un polytope compact de . Soit une décomposition cellulaire de .
On construit comme suit un calibrage de qui est partout non nul. On dit que c’est le calibrage canonique de .
Soit une cellule de de dimension . Choisissons un morphisme de tores de dans le tore tel que la restriction à de l’application affine
soit un isomorphisme, et soit l’unique section de dont l’image est le sous-espace affine .
L’image de par est contenue dans un polytope de dimension .
Il existe donc une décomposition cellulaire de telle que pour toute cellule ouverte de de dimension , la cellule image ne rencontre pas . L’ouvert est alors, d’après les résultats du §2.4, fini et plat de degré strictement positif sur ; on note le degré en question. Soit le vecteur-volume de associé à son orientation pour laquelle la base canonique est directe et au -vecteur . Posons alors
Si l’on modifie en le composant par un morphisme de tores de dans lui-même, cela multiplie le degré par le degré de , c’est-à-dire par , où est la matrice des exposants de . En outre, est remplacé par et le vecteur-volume est multiplié par l’inverse de . Par suite, est indépendant du choix de .
On définit ainsi un calibrage de , qui ne dépend donc pas de , ni de la décomposition : il suffit en effet de s’assurer qu’il est insensible à un raffinement de celle-ci, ce qui est immédiat.
En concaténant les familles ainsi construites sur les différentes -cellules de , on définit un calibrage de l’espace . Il ne dépend pas de la décomposition : il suffit en effet, là encore, de s’assurer qu’il est insensible à un raffinement de celle-ci, ce qui est clair.
\lemmname 3.5.2.
Soit un espace -analytique compact purement de dimension , soit un moment sur , et soit un morphisme affine de tores.
Le calibrage canonique de est égal à .
Démonstration.
Choisissons une décomposition cellulaire de et une décomposition cellulaire de telle que pour toute cellule .
Soit une -cellule de , et soit l’ensemble des -cellules de s’envoyant sur ; pour toute cellule , l’application induit des isomorphismes
Soit une projection affine de sur un telle que soit injective, et soit une cellule de dimension contenue dans l’intérieur de et ne rencontrant pas . On note l’image réciproque de sur , et l’image réciproque de sur pour toute .
On note la réciproque de l’isomorphisme induit par (et le logarithme) ; pour tout , on note de même la réciproque de l’isomorphisme induit par .
Soit le degré de sur ; pour tout , soit le degré de sur .
Comme est la réunion disjointe des pour , on a .
Munissons de l’orientation donnée par sa base canonique, et soit le -vecteur standard de . On note l’orientation de déduite de via ; pour tout , on note l’orientation de déduite de via .
Pour tout , le calibrage vaut sur ; et le calibrage vaut sur .
Comme pour toute , la valeur sur du calibrage est égale à , c’est-à-dire à . ∎
3.6 Condition d’harmonie
\theoname 3.6.1.
Soit un espace -analytique compact purement de dimension . Soit un moment, soit le calibrage de , et soit une décomposition cellulaire de adaptée à . Toute -cellule de qui n’est pas contenue dans est harmonieuse
Démonstration.
Quitte à étendre les scalaires, on peut supposer que la valuation du corps de base est non triviale. Quitte à raffiner la décomposition polytopale, on suppose que est contenu dans la réunion des -cellules de .
Soit une -cellule de qui n’est pas contenue dans . Qualifions de bonne toute surjection affine qui possède les propriétés suivantes :
- —
si est une -cellule de contenant alors est injective ;
- —
si est une -cellule de qui diffère de alors
Chacune de ces conditions définit un ouvert de Zariski non vide de l’espace affine . L’ensemble des bonnes applications affines de dans est donc un ouvert de Zariski dense de ; notons le sous-ensemble de formé des applications affines dont la partie vectorielle est entière et la partie de translation est dans ; on peut également décrire comme l’ensemble des applications affines appartenant à qui sont de la forme où est un morphisme affine et surjectif de tores. Comme , l’ensemble est non vide, et rencontre même tout ouvert de Zariski non vide de .
Soit et soit un morphisme affine et surjectif de tores tel que . Notons l’ensemble des cellules appartenant à dont est une face. Notons et les deux demi-espaces délimités par . Soit un élément de ; alors est contenu dans l’un des deux demi-espaces et , et l’un deux seulement ; on posera si et sinon. Notons aussi l’unique section de dont l’image est .
Par définition d’une bonne application affine, il existe et un pavé ouvert de centre possédant les propriétés suivantes :
- —
les seules cellules fermées de contenant sont et les éléments de , ce qui implique que est un voisinage de dans ;
- —
si est une -cellule de différente de alors .
Posons et . Pour toute , l’image réciproque de sur est un demi-pavé (fermé le long de sa tranche médiane) de l’espace affine , qui s’envoie homéomorphiquement sur si et sur si . La réunion des , pour , est une composante connexe de .
La condition 2) ci-dessus et les hypothèses faites sur et sur la décomposition garantissent que ne rencontre pas . Il résulte alors de la section 2.4 que est fini et plat sur ; soit le degré correspondant.
Pour toute , notons le demi-pavé ouvert . Les composantes connexes de l’image réciproque de dans sont exactement les pour les polytopes tels que . Comme est fini et plat de degré sur , on en déduit l’assertion suivante : pour toute tel que , l’ouvert de est fini et plat sur , et si désigne le degré correspondant alors .
Les composantes connexes de l’image réciproque de dans sont exactement les pour les indices tels que . Comme est fini et plat de degré sur , on en déduit l’assertion suivante : pour toute tel que , l’ouvert de est fini et plat sur , et si désigne le degré correspondant alors .
Il résulte par ailleurs de la définition des entiers et du calibrage que pour toute cellule , la restriction de à est égale à . La discordance de le long de est donc égale à la somme
Comme
on a . Par suite,
Cela prouve que appartient au noyau de .
Ceci vaut pour tout morphisme affine de tores tel que soit une bonne application affine. Par conséquent,
On en déduit que . ∎
3.7 Intégrales et intégrales de bord des formes tropicales
3.7.1
Soit un espace analytique compact, purement de dimension .
Soit une forme à coefficients mesurables sur , de type (resp. ) ; on la suppose tropicale.
Soit une présentation de . Les faits suivants résultent de 1.5.8, du lemme 3.5.2, et du caractère filtrant de la catégorie des présentations de .
- —
L’intégrale (resp. ) ne dépend que de , et pas de la présentation choisie. On la note (resp. ). On dit que est intégrable (resp. intégrable le long de ) si cette intégrale est finie.
- —
Si est -intégrable (resp. -intégrable), l’intégrale (resp. ) ne dépend que de , et pas de la présentation choisie. On la note (resp. ).
Soit un domaine analytique compact de ; posons . On écrira (resp. ) au lieu de (resp. ).
Si est intégrable (resp. intégrable le long de ) on écrira (resp. ) au lieu de (resp. ).
\propname 3.7.2.
Soit un espace -analytique compact purement de dimension . Soit une forme de type à coefficients mesurables sur , que l’on suppose tropicale. Soit et trois domaines analytiques compacts de .
- 1.
On a
si est intégrable.
- 2.
Supposons que contient le support de . On a alors , et si est intégrable.
\propname 3.7.3.
Soit un espace -analytique compact purement de dimension . Soit une forme de type à coefficients mesurables sur , que l’on suppose tropicale. Soit et trois domaines analytiques compacts de .
- 1.
Chacun des quatre termes
est majoré par la somme des trois autres, et s’ils sont tous finis alors
- 2.
Supposons que est un voisinage de . On a alors , et si est intégrable le long de .
Les démonstrations des deux propositions sont en grande partie similaires ; pour éviter d’inutiles répétitions, nous les prouvons simultanément.
Démonstration.
Soit un domaine analytique compact de qui s’écrit , où et sont deux domaines analytiques compacts de . On suppose que contient le support de si est de bi-degré , et qu’il est un voisinage de ce support si elle est de type . Fixons une présentation de .
Choisissons une décomposition cellulaire de qui possède les propriétés suivantes :
- 1.
Les parties , et sont réunions de cellules appartenant à ;
- 2.
Cette décomposition est compatible avec les calibrages et (que l’on prolonge par en dehors de leurs polytopes de définition respectifs).
Soit , et soit un morphisme affine surjectif de tores tel que soit injective. Choisissons un pavé ouvert dans l’intérieur de , dont l’image par ne rencontre pas , et qui possède la propriété suivante : si alors rencontre le support de .
L’ouvert est alors fini et plat sur ; appelons le degré correspondant. En vertu de l’hypothèse faite sur , l’ouvert ne rencontre aucun des bords des différents domaines analytiques en jeu ; dès lors, toute composante connexe de qui rencontre (resp. , resp. , resp. ) est entièrement contenue dans (resp. …). Par conséquent, s’écrit , où est la réunion des composantes connexes de contenues dans , où est la réunion des composantes connexes de contenues dans , où est défini de façon symétrique, et où est la réunion des composantes connexes de contenues dans .
Les ouverts , , et sont finis et plats au-dessus de ; si l’on note , , et les degrés correspondants on a .
\lemmname 3.7.4.
Si est de type et si alors .
Démonstration.
Pour le voir, on raisonne par l’absurde en supposant que est non nul.
Par choix de , on a ; en conséquence, il existe un polytope compact contenu dans , qui est un voisinage dans d’un point de ; l’intersection est un domaine affinoïde de . Comme on a supposé que , on a , et donc , ce qui entraîne que . La restriction étant non nulle, la restriction à de n’est pas nulle (lemme 3.2.2), ce qui contredit l’inclusion du support de dans .
∎
Revenons à la démonstration des propositions 3.7.2 et 3.7.3. Soit la section de d’image , et soit l’image par du vecteur-volume standard de .
On a alors par définition
|
et |
|||
Il vient
et si est de type et si , puisqu’on a alors d’après le lemme 3.7.4 ci-dessus.
\remaname 3.7.5.
Tous les vecteurs volumes dont il vient d’être question sont des multiples entiers positifs d’un même vecteur volume, à savoir .
Supposons que est de type . Le calcul des différentes intégrales en jeu dans la proposition 3.7.2 ne fait alors intervenir effectivement que les cellules telles que . Il en résulte, compte-tenu de ce qui précède et de la remarque 3.7.5, que
et que
dans le cas intégrable (la remarque 3.7.5 ne sert que pour la première ligne). Ceci achève de démontrer la proposition 3.7.2.
Supposons maintenant que est de type . Soit une -cellule de . On a en vertu de ce qui précède l’égalité
d’où l’on déduit (à l’aide de l’inégalité triangulaire pour ce qui concernent les intégrales de bord de ) l’assertion 1) de la proposition 3.7.3.
Il reste à prouver l’assertion 2) de la proposition 3.7.3. On suppose donc que est de type et que est un voisinage du support de .
En recouvrant le compact par un nombre fini de domaines affinoïdes qui ne rencontrent pas le support de , on obtient un domaine analytique compact de qui est disjoint du support de , et tel que .
Comme ne rencontre pas le support de , les intégrales et sont nulles. En appliquant l’assertion 1) de la proposition 3.7.3, déjà établie, il vient alors
L’égalité dans le cas intégrable se démontre exactement de la même manière. ∎
3.8 Intégrales et intégrales de bord sur les domaines d’un bon espace -analytique
3.8.1
Soit un espace -analytique, purement de dimension , et soit une forme de type (resp. ) à coefficients mesurables sur .
On appellera atlas intégral sur adapté à une famille où :
est une famille d’ouverts relativement compacts de qui recouvre ;
est une partition de l’unité lisse sur , subordonnée à , et les sont à support compact ;
est pour tout un voisinage analytique compact de dans qui tropicalise et .
Notons que s’il existe un atlas intégral sur adapté à , il existe pour tout domaine analytique fermé de un atlas intégral sur adapté à (c’est-à-dire, plus rigoureusement, à ) : il suffit de prendre , que l’on notera plus simplement .
3.8.2
Supposons que est bon et que est fortement paracompact dans ; il existe alors un atlas intégral sur adapté à .
En effet, choisissons un voisinage ouvert paracompact de dans .
Il existe une famille de domaines affinoïdes de telle que les recouvrent . Soit une partition de l’unité lisse sur subordonnée au recouvrement .
Pour tout , le support de est constitué de points tels que (lemme 3.2.5). D’après la proposition 3.4.4, il existe un voisinage affinoïde du support de dans qui tropicalise et .
La famille est alors un atlas intégral sur adapté à .
Notons qu’on peut également, étant donné un ensemble fini de formes mesurables sur , imposer de surcroît aux , et a fortiori aux , de tropicaliser les formes appartenant à .
3.8.3
On fait l’hypothèse qu’il existe un atlas intégral sur qui est adapté à .
On pose
On dira que la forme est intégrable sur (resp. sur ) si (resp. ).
Si c’est le cas, est intégrable sur (resp. sur ) pour tout , et la famille (resp. ) est sommable. On pose alors
Les valeurs de (resp. ), et de (resp. ) dans le cas intégrable semblent dépendre de notre choix d’atlas intégral. Il n’en est en réalité rien, comme le montre le lemme ci-dessous – ce qui justifie a posteriori nos notations.
\lemmname 3.8.4.
Les valeurs de (resp. ), et de (resp. ) dans le cas intégrable, ne dépendent pas de l’atlas intégral choisi.
Démonstration.
Supposons tout d’abord que est de type .
Insensibilité au choix des . Supposons donnée la famille , et fixons . L’élément de et, le cas échéant, le réel ne dépendent pas du choix de .
Pour le voir, on choisit un (autre) domaine analytique compact de qui est un voisinage de dans .
On a alors en vertu de l’assertion 2) de la proposition 3.7.2 les égalités
et les mêmes sans valeurs absolues en cas d’intégrabilité, ce qu’on souhaitait établir.
Insensibilité au choix de tout l’atlas. On suppose donné l’atlas intégral ; soit un autre atlas intégral sur adapté à .
On peut modifier les (ce qui, par ce qui précède, ne change pas les intégrales en jeu) de sorte que pour tout , le domaine analytique compact tropicalise tous les : cela provient du fait que si est fixé, presque toutes les fonctions sont nulles sur (qui est relativement compact). De même, pour tout , on modifie de sorte qu’il tropicalise toutes les fonctions lisses . Posons et .
Comme les et les sont à support compact (dans et respectivement), on les prolonge par en des fonctions lisses sur tout entier.
Fixons et . L’intégrale est alors égale à (notons qu’ici la somme est finie, puisque les sont presque toutes nulles au voisinage du compact ).
En effet, sur . Il existe donc un voisinage analytique compact de dans sur lequel (notons que par compacité de cette somme est finie).
En vertu de l’assertion 2) de la proposition 3.7.2, il vient
comme annoncé. On a de même pour tout couple l’égalité
On peut dès lors écrire
ce qui prouve que ne dépend pas pas du choix d’un l’atlas intégral adapté à .
Lorsque est intégrable, l’intégrale ne dépend pas non plus des choix faits : pour le prouver, on décalque la démonstration ci-dessus en remplaçant partout par .
3.8.5 Compatibilité avec les définitions précédentes
Supposons maintenant que est compact, et que est tropicale.
Les définitions ci-dessus de (resp. ), et de (resp. ) dans le cas intégrable, coïncident avec celles données au paragraphe 3.7 : on le voit en choisissant comme atlas intégral adapté à la famille singleton .
3.9 Premières propriétés de l’intégrale
Soit un bon espace -analytique purement de dimension .
3.9.1
Soit une -forme (resp. une -forme) à support fortement paracompact dans .
Soit un ouvert de et soit un domaine analytique fermé de .
La forme est à support fortement paracompact dans en vertu du lemme 3.2.9.
On peut donc définir , (resp. ), et , (resp. ) dans le cas intégrable.
Si est compact et si est tropicale, ces définitions coïncident avec celles du paragraphe 3.7.
3.9.2
L’intégrale est linéaire dans le sens suivant. Soit une famille localement finie et dénombrable de formes mesurables de type (resp. ) à supports fortement paracompacts dans , et soit une famille de nombres réels.
La forme est alors bien définie, et à support fortement paracompact dans : pour le voir, on choisit pour tout un ouvert paracompact de contenant .
Chaque composante connexe de est dénombrable à l’infini. Comme les sont en nombre dénombrable, chaque composante connexe de est dénombrable à l’infini. Par conséquent, est un ouvert paracompact de contenant le support de chacune des , et a fortiori le support de .
On a alors
et
dans le cas intégrable.
Pour le voir, on commence par choisir un ouvert paracompact de contenant (on a vu ci-dessus qu’un tel ouvert existe toujours).
Donnons-nous une famille de domaines affinoïdes de tels que les recouvrent , et une partition de l’unité lisse sur , subordonnée à .
Fixons . Comme la famille est localement finie, et comme le support de est constitué pour tout de points tels que (lemme 3.2.5), il existe en vertu de la proposition 3.4.4, un voisinage affinoïde de dans qui tropicalise et toutes les (celles qui sont nulles sur sont automatiquement tropicales).
La famille est un atlas intégral sur adapté à et à chacune des ; on peut donc calculer toutes les intégrales en jeu au moyen de cet atlas, et le résultat cherché s’ensuit immédiatement.
\remaname 3.9.3.
Supposons qu’il existe une partition de l’unité mesurable telle que pour tout . On montre alors par la même méthode que ci-dessus que
3.9.4
Soit une forme mesurable de bidegré (resp. ) telle qu’il existe un atlas intégral sur , adapté à .
Soit un domaine analytique fermé de , et soit un domaine analytique fermé de . Supposons que contienne (resp. soit un voisinage) de .
On a alors (resp. ), et (resp. ) dans le cas intégrable.
En effet, les différentes intégrales en jeu peuvent se calculer au moyen des atlas et , et l’assertion découle dès lors aussitôt de la proposition 3.7.2 (resp. 3.7.3).
Par un raisonnement analogue également fondé sur la proposition 3.7.2 (resp. 3.7.3), on montre que si et sont deux domaines analytiques fermés de , alors :
(resp. chacun des quatre termes , , , est majoré par la somme des trois autres) ;
(resp. ) dans le cas intégrable.
3.10 Propriétés spécifiques aux intégrales de -formes
Soit un bon espace -analytique purement de dimension , et soit une forme mesurable de type telle qu’il existe un atlas intégral sur adapté à .
3.10.1
Soit un domaine analytique fermé de , et soit un domaine analytique fermé de . On a alors . Cela résulte en effet immédiatement de la définition de l’intégrale et de la proposition 3.7.2.
3.10.2
On a l’égalité
où parcourt l’ensemble des domaines analytiques compacts de .
On sait en effet par ce qui précède que
Soit .
Donnons-nous un atlas intégral sur adapté à .
Il existe un ensemble fini d’indices tel que . Soit la réunion des pour . C’est un domaine analytique compact de .
En calculant au moyen de l’atlas , on voit que , d’où notre assertion.
3.10.3
On suppose à partir de maintenant que pour tout ouvert de , il existe un atlas intégral sur adapté à ; c’est par exemple le cas dès que est à support fortement paracompact dans .
3.10.4
Soit un domaine analytique fermé de et soit l’ouvert . Il résulte de la description locale des domaines analytiques par Temkin ([53], §4) que la fonction caractéristique est une -forme à coefficients mesurables (et même tropicalement continus par morceaux) ; il en va évidemment de même de .
\propname 3.10.5.
On a , et dans le cas intégrable.
On a , et dans le cas intégrable.
Démonstration.
Traitons d’abord le cas des intégrales sur .
On a , puisque . Et comme contient le support de , cette dernière intégrale est égale à ; on procède de même pour les intégrales sans valeurs absolues, dans le cas intégrable.
Venons-en maintenant au cas de . Soit un atlas intégral sur adapté à , tel que chacun des tropicalise également (ou , ce qui est pareil).
On a , et , et les égalités analogues sans valeurs absolues dans le cas intégrable. Pour tout , le support de la forme est contenu dans ; d’après le paragraphe 3.9.4, on a donc
ainsi que les égalités analogues sans valeurs absolues.
Quitte à remplacer par , par et par , on peut donc supposer que est compact et que et sont tropicales, définies par un moment . Posons , . Soit la -forme mesurable sur telle que . On a et .
Par définition,
Par ailleurs, soit un recouvrement de par des ouverts relativement compacts, une partition de l’unité subordonnée au recouvrement formée de fonctions lisses à supports compacts et, pour tout , un polytope compact de voisinage dans du support de . On a alors
En outre, on a
Alors, la famille est un atlas intégral sur adapté à . On a donc
d’où l’égalité . Dans le cas intégrable, la preuve de l’égalité est identique, en enlevant les valeurs absolues du calcul précédent. ∎
\coroname 3.10.6.
Soit un bon espace analytique de dimension , soit une -forme intégrable sur . Soit l’algèbre de Boole engendrée par les domaines analytiques fermés de . Il existe une unique application additive de dans , notée , qui coïncide avec l’intégrale usuelle si est un domaine analytique fermé ou un complémentaire d’un tel domaine analytique.
\propname 3.10.7.
Soit un bon espace -analytique de dimension . Soit une -forme mesurable sur dont le support est fortement paracompact dans et ne rencontre pas . On a alors , et .
Démonstration.
La définition de l’intégrale supposer que est paracompact et sans bord. Choisissons une famille de domaines affinoïdes de telle que les recouvrent . Soit une partition de l’unité lisse subordonnée au recouvrement .
Fixons un indice . D’après la proposition 3.4.4, il existe un voisinage affinoïde du support de dans et un moment qui tropicalise et satisfait la condition
Démontrons alors que l’on a . Soit la -forme sur telle que ; d’après le corollaire 3.2.3, son support est . Choisissons une décomposition cellulaire de adaptée au calibrage .
Soit alors une -cellule de . Si est disjointe de , l’intégrale est nulle. Sinon, rencontre . Puisque , , d’où .
En particulier, , si bien que n’est pas contenue dans . D’après le théorème 3.6.1, est harmonieuse et ne contribue donc pas à l’intégrale . Cela démontre la nullité de ; Il s’ensuit que ; la nullité de se démontre de la même manière. ∎
3.11 Positivité, régularité et continuité
\propname 3.11.1.
Soit un bon espace -analytique de dimension , soit une -forme lisse sur et soit un domaine analytique compact de tel que est nulle sur . Pour tout , il existe un voisinage de dans qui est un domaine analytique compact tel que .
Démonstration.
En revenant à la définition de l’intégrale, on se ramène au cas où est contenu dans l’intérieur d’un domaine affinoïde adapté à . Soit un moment et soit une -forme sur telle que .
Considérons une décomposition polytopale de telle que soit réunion de cellules de et qui soit adaptée au calibrages de et . Il existe un voisinage de dans qui est un polyope. Alors, est un domaine analytique de qui est un voisinage de . Compte tenu de la régularité extérieure de la mesure de Lebesgue sur un espace affine, la définition de montre que cette intégrale est arbitrairement proche de . ∎
\propname 3.11.2.
Soit un bon espace -analytique topologiquement séparé et de dimension . Soit une -forme intégrable sur (resp. une -forme intégrable sur ). Pour toute fonction lisse sur , on a
(On note désigne la borne supérieure de sur une partie de .)
Démonstration.
Commençons par traiter le cas d’une forme de type . Soit une fonction lisse sur . Il résulte de la définition de l’intégrale que l’on a
Soit . Il existe un voisinage compact de sur lequel est bornée par ; soit alors une fonction lisse sur , de support contenu dans , qui vaut au voisinage de et telle que pour tout point de . Comme , on a alors
La proposition en découle en faisant tendre vers .
Le cas des formes de type est analogue se traite de même. Soit une fonction lisse égale à au voisinage de . La forme est nulle au voisinage de ; d’après la proposition 3.10.7, son intégrale de bord est nulle. On a alors
La proposition en résulte en considérons de telles fonctions dont le support tend vers . ∎
3.12 Formules de Stokes et de Green
\theoname 3.12.1.
Soit un bon espace -analytique de dimension . Soit une -forme sur . On suppose que est intégrable sur et que est intégrable sur . Alors,
\theoname 3.12.2.
Soit un bon espace -analytique de dimension . Soit et des entiers tels que . Soit une -forme sur , soit une -forme sur . Supposons que l’intersection des supports de et est compact. Alors,
Démonstration.
À l’aide d’une partition de l’unité et en revenant à la définition des intégrales, ces formules se déduisent des formules analogues pour les polytopes calibrés. L’hypothèse que le support de est compact, ou que l’intersection des supports de et l’est, rend toutes les familles d’intégrales presque nulles, de sorte que les questions de sommabilité deviennent triviales. ∎