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Démonstration. [01UN]

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Démonstration.

Soit a=(a1,…,am)a=(a_{1},\dots,a_{m}) une famille de nombres réels strictement positifs. Rappelons que gε​(x)=ε​fa​(x/ε)g_{\varepsilon}(x)=\varepsilon f_{a}(x/\varepsilon) est une fonction convexe, lisse, qui converge uniformément vers g⁡(x)g(x) quand ε→0+\varepsilon\rightarrow 0^{+}. On a donc ⟩(d′​d′′g)n,μ⟩=limε→0+⟨(d′​d′′gε)n,⟩\rangle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g)^{n},\mu\rangle=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{\varepsilon})^{n},\rangle. Remarquons que

d′​d′′⁡gε\displaystyle\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{\varepsilon} =ε−1​∑i=1nai​exp⁡(fi​(x/ε)CLOSE∑ai​exp⁡(fi​(x/ε))​d′⁡fi​d′′⁡fi\displaystyle=\varepsilon^{-1}\sum_{i=1}^{n}\frac{a_{i}\exp(f_{i}(x/\varepsilon)}{\sum a_{i}\exp(f_{i}(x/\varepsilon))}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}f_{i}\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}f_{i}
−ε−1∑i,j=1nai​exp⁡(fi​(x/ε)CLOSE∑ai​exp⁡(fi​(x/ε))aj​exp⁡(fj​(x/ε)CLOSE∑aj​exp⁡(fj​(x/ε))d′fid′′fj\displaystyle\qquad-\varepsilon^{-1}\sum_{i,j=1}^{n}\frac{a_{i}\exp(f_{i}(x/\varepsilon)}{\sum a_{i}\exp(f_{i}(x/\varepsilon))}\frac{a_{j}\exp(f_{j}(x/\varepsilon)}{\sum a_{j}\exp(f_{j}(x/\varepsilon))}\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}f_{i}\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}f_{j}

Par suite, pour toute fonction φ\varphi sur VV qui est lisse à support compact, on a

∫Vφ⁡⟨(d′​d′′⁡g)n,μ⟩\displaystyle\int_{V}\varphi\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g)^{n},\mu\rangle =limε→0+∫Vφ⁡(x)​⟨d′​d′′⁡gε​(x)n,μ⟩=limε→0+∫Vφ⁡(ε​x)​⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩\displaystyle=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\int_{V}\varphi(x)\langle\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{\varepsilon}(x)^{n},\mu\rangle=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\int_{V}\varphi(\varepsilon x)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle
=φ⁡(0)​∫V⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩.\displaystyle=\varphi(0)\int_{V}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle.

Cela démontre l’égalité annoncée, avec c=∫V⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩c=\int_{V}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle. Si elle pourrait être établie directement (soit par un calcul, soit par des propriétés générales, cf. [43], Proposition 3.9), la convergence de cette dernière intégrale résulte aussi de ce calcul. En effet, prenons pour φ\varphi une fonction positive ou nulle, égale à 11 dans un voisinage BB de 00. Comme g1g_{1} est convexe, (d′​d′′⁡g1)n(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n} est une mesure positive. Alors,

∫Vφ⁡⟨(d′​d′′⁡g)n,μ⟩\displaystyle\int_{V}\varphi\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g)^{n},\mu\rangle =limε→0+∫Vφ⁡(ε​x)​⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩\displaystyle=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\int_{V}\varphi(\varepsilon x)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle
≥lim sup∫ε−1​B⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩\displaystyle\geq\limsup\int_{\varepsilon^{-1}B}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle
=∫V⟨(d′​d′′⁡g1)n,μ⟩.\displaystyle=\int_{V}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n},\mu\rangle.

La positivité du courant (d′​d′′⁡g)n(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g)^{n} entraîne que c≥0c\geq 0. Si l’on soustrait f1f_{1} de toutes les fif_{i}, cela remplace gg et gεg_{\varepsilon} par g−f1g-f_{1} et gε−f1g_{\varepsilon}-f_{1}, donc ne modifie pas d′​d′′⁡g\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g et d′​d′′⁡gε\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{\varepsilon}. Cela permet de supposer que f1=0f_{1}=0. Si (f2→−f1→,…,fm→−f1→)(\overrightarrow{f_{2}}-\overrightarrow{f_{1}},\dots,\overrightarrow{f_{m}}-\overrightarrow{f_{1}}) ne contient pas de base du dual de V→\overrightarrow{V}, g1g_{1} provient d’une fonction lisse sur un espace vectoriel de dimension <n<n. Par suite, (d′​d′′⁡g1)n=0(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}g_{1})^{n}=0. ∎

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