ScalingStacks

4.4 Calcul différentiel sur les courants [01S1]

Original official author HTML, exact retained edition. Historical TeX conversion verdicts remain unchanged. Cited-edition alignment and mathematical self-containment are not assessed.

Complete original source context · Original author HTML

4.4 Calcul différentiel sur les courants

4.4.1

L’application linéaire d′\mathop{\mathrm{d^{\prime}}} de 𝒜c(p,q)​(X)\mathscr{A}^{(p,q)}_{\text{c}}(X) dans 𝒜c(p+1,q)​(X)\mathscr{A}^{(p+1,q)}_{\text{c}}(X) est continue. On note b′\mathrm{b}^{\prime} son adjoint, de 𝒟(p,q)​(X)\mathscr{D}_{(p,q)}(X) dans 𝒟(p+1,q)​(X)\mathscr{D}_{(p+1,q)}(X).

On définit de même b′′:𝒟(p,q)​(X)→𝒟(p,q+1)​(X)\mathrm{b}^{\prime\prime}\colon\mathscr{D}_{(p,q)}(X)\rightarrow\mathscr{D}_{(p,q+1)}(X) comme l’adjoint de l’application d′′\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}.

4.4.2

Supposons maintenant que XX soit purement de dimension nn. On définit l’opérateur de symétrie J\mathrm{J} sur les courants par la formule :

⟨J​S,ω⟩=(−1)n​⟨S,J​ω⟩.\langle\mathrm{J}S,\omega\rangle=(-1)^{n}\langle S,\mathrm{J}\omega\rangle.

De la sorte, J⁡[α]=[J​α]J[\alpha]=[J\alpha] pour toute forme α∈𝒜(p,q)​(X)\alpha\in\mathscr{A}^{(p,q)}(X). En effet,

⟨J⁡[α],ω⟩=(−1)n​∫Xα∧J​ω=(−1)n​∫XJ⁡(J​α∧ω)=∫XJ​α∧ω=⟨[J​α],ω⟩.\langle\mathrm{J}[\alpha],\omega\rangle=(-1)^{n}\int_{X}\alpha\wedge\mathrm{J}\omega=(-1)^{n}\int_{X}\mathrm{J}(\mathrm{J}\alpha\wedge\omega)=\int_{X}\mathrm{J}\alpha\wedge\omega=\langle[\mathrm{J}\alpha],\omega\rangle.

On dit qu’un courant SS de bidegré (p,p)(p,p) est symétrique si J​S=(−1)p​S\mathrm{J}S=(-1)^{p}S.

4.4.3

Soit α\alpha une forme différentielle de type (p,q)(p,q) sur XX et soit [α][\alpha] le courant de bidegré (p,q)(p,q) qui lui est associé. Pour toute forme ω∈𝒜c(n−p,n−q)​(X)\omega\in\mathscr{A}^{(n-p,n-q)}_{\text{c}}(X), on a

d′⁡(α∧ω)=d′⁡α∧ω+(−1)p+q​α∧d′⁡ω.\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}(\alpha\wedge\omega)=\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\alpha\wedge\omega+(-1)^{p+q}\alpha\wedge\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\omega.

Comme le support de α∧ω\alpha\wedge\omega est disjoint de ∂X\partial X, la formule de Stokes (théorème 3.12.1) entraîne

∫Xd′⁡α∧ω=(−1)p+q+1​∫Xα∧d′⁡ω,\int_{X}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\alpha\wedge\omega=(-1)^{p+q+1}\int_{X}\alpha\wedge\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\omega,

autrement dit

b′​[α]=(−1)p+q+1​[d′⁡α].\mathrm{b}^{\prime}[\alpha]=(-1)^{p+q+1}[\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\alpha].

On définit ainsi l’opérateur d′\mathop{\mathrm{d^{\prime}}} de 𝒟(p,q)​(X)\mathscr{D}^{(p,q)}(X) dans 𝒟(p+1,q)\mathscr{D}^{(p+1,q)} par

d′=(−1)p+q+1b′.\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}=(-1)^{p+q+1}\mathrm{b}^{\prime}. (4.4.3.1)

De même, on pose

d′′=(−1)p+q+1b′′,\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}=(-1)^{p+q+1}\mathrm{b}^{\prime\prime}, (4.4.3.2)

de sorte que pour toute forme α∈𝒜(p,q)​(X)\alpha\in\mathscr{A}^{(p,q)}(X), d′′⁡[α]=[d′′⁡α]\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}[\alpha]=[\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha].

On vérifie aussi la relation Jd′J=d′′\mathrm{J}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\mathrm{J}=\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}.

Par ailleurs, il est utile de remarquer que pour tout courant S∈𝒟(p,q)​(X)S\in\mathscr{D}_{(p,q)}(X) et toute forme α∈𝒜cp,q​(X)\alpha\in\mathscr{A}^{p,q}_{\text{c}}(X), on a

⟨d′​d′′⁡S,α⟩=⟨S,d′​d′′⁡α⟩.\langle\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}S,\alpha\rangle=\langle S,\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha\rangle. (4.4.3.3)

En effet, d′​d′′S=((−1)p+q+2b′)((−1)p+q+1b′′)S=−b′b′′S\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}S=((-1)^{p+q+2}\mathop{\mathrm{b^{\prime}}})((-1)^{p+q+1}\mathop{\mathrm{b}^{\prime\prime}})S=-\mathop{\mathrm{b^{\prime}}}\mathop{\mathrm{b}^{\prime\prime}}S est l’image de SS par le transposé de −d′′d′=d′d′′-\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}=\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}.

4.4.4

Soit φ:Y/L→X/k\varphi\colon Y/L\rightarrow X/k un morphisme d’espaces analytiques qui est topologiquement propre et sans bord. Les opérateurs J\mathrm{J}, d′\mathop{\mathrm{d^{\prime}}} et d′′\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}} sur les courants commutent à l’application φ∗\varphi_{*} d’image directe.

\propname 4.4.5.

Soit φ:Y/L→X/k\varphi\colon Y/L\rightarrow X/k un morphisme d’espaces analytiques qui est topologiquement propre. Supposons que Y/LY/L soit purement de dimension dd. On a défini des courants φ∗​δY∈𝒟d,d​(X)\varphi_{*}\delta_{Y}\in\mathscr{D}_{d,d}(X) et φ∗​δY∈𝒟d−1,d​(X)\varphi_{*}\delta_{Y}\in\mathscr{D}_{d-1,d}(X). On a la relation

d′⁡(φ∗​δY)=−φ∗​δ∂Ydans 𝒟d−1,d​(X).\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}(\varphi_{*}\delta_{Y})=-\varphi_{*}\delta_{\partial Y}\qquad\text{dans $\mathscr{D}_{d-1,d}(X)$.} (4.4.5.1)
Démonstration.

Soit en effet une forme α∈𝒜cd−1,d​(X)\alpha\in\mathscr{A}^{d-1,d}_{\text{c}}(X). Par définition, on a

⟨d′⁡(φ∗​δY),α⟩=⟨φ∗​δY,d′⁡α⟩=∫Yφ∗​(d′⁡α)=∫Yd′⁡(φ∗​α).\langle\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}(\varphi_{*}\delta_{Y}),\alpha\rangle=\langle\varphi_{*}\delta_{Y},\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\alpha\rangle=\int_{Y}\varphi^{*}(\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\alpha)=\int_{Y}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}(\varphi^{*}\alpha).

Appliquant la formule de Stokes (théorème 3.12.1), on a donc

⟨d′(φ∗δY),α⟩=−∫∂Yφ∗α=−⟨φ∗δ∂Y,α⟩.\langle\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}(\varphi_{*}\delta_{Y}),\alpha\rangle=-\int_{\partial Y}\varphi^{*}\alpha=-\langle\varphi_{*}\delta_{\partial Y},\alpha\rangle.

Cela démontre la relation indiquée. ∎

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