3.2.1 [01NX]
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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 .
∎