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§ 6 Fibrés vectoriels métrisés [01US]

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§ 6 Fibrés vectoriels métrisés

6.1 Compléments sur les espaces de Zariski-Riemann

6.1.1 Espaces de Zariski-Riemann

Soit KK un corps et soit FF une extension de type fini de KK.

On notera 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} l’ensemble des valuations de FF triviales sur KK (à équivalence près). Si f1,…,fnf_{1},\ldots,f_{n} sont des éléments de FF, le sous-ensemble de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} formé des valuations dont l’anneau contient les fif_{i} sera noté 𝐏F/K​{f1,…,fi}\mathbf{P}_{F/K}\{f_{1},\ldots,f_{i}\}. On munit 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} de la topologie engendrée par ses sous-ensembles de la forme 𝐏F/K​{f1,…,fi}\mathbf{P}_{F/K}\{f_{1},\ldots,f_{i}\}  ; les ouverts de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} qui sont précisément de cette forme seront qualifiés d’affines (remarquons que 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} lui-même est égal à 𝐏F/K​{∅}\mathbf{P}_{F/K}\{\emptyset\} et est donc affine)  ; tout ouvert affine de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} est quasi-compact. On dit que 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} est l’espace de Zariski-Riemann de l’extension F/KF/K.

Un prémodèle (resp. un modèle) de FF sur KK est une KK-variété irréductible VV munie d’un KK-plongement K⁡(V)↪FK(V)\hookrightarrow F (resp. d’un KK-isomorphisme K⁡(V)≃FK(V)\simeq F)  ; sauf mention expresse du contraire, un morphisme dominant entre prémodèles sera toujours supposé compatible avec les plongements de leurs corps des fonctions dans FF. Il y a modulo cette convention au plus un morphisme dominant entre deux prémodèles de F/KF/K. Si WW et VV sont deux prémodèles de FF sur KK, on dira que WW est propre sur VV pour signifier qu’il existe un morphisme dominant W→VW\to V et que celui-ci est propre.

Si VV est un prémodèle de FF sur KK, on note 𝐏F/K​{V}\mathbf{P}_{F/K}\{V\} le sous-ensemble de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} formé des valuations dont l’anneau domine un anneau local de VV. C’est un ouvert quasi-compact de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} : pour s’en assurer, on peut supposer que VV est affine, auquel cas 𝐏F/K​{V}=𝐏F/K​{f1,…,fr}\mathbf{P}_{F/K}\{V\}=\mathbf{P}_{F/K}\{f_{1},\ldots,f_{r}\} pour n’importe quelle famille génératrice (f1,…,fn)(f_{1},\ldots,f_{n}) de la KK-algèbre 𝒪V​(V)\mathscr{O}_{V}(V). L’application naturelle 𝐏F/K→V\mathbf{P}_{F/K}\to V est surjective (tout anneau local de corps des fractions contenu dans FF est dominé par un anneau de valuation de FF).

Si WW et VV sont deux prémodèles de FF sur KK et si W→VW\to V est un morphisme dominant, alors 𝐏F/K​{W}⊂𝐏F/K​{V}\mathbf{P}_{F/K}\{W\}\subset\mathbf{P}_{F/K}\{V\}  ; en vertu du critère valuatif de propreté, 𝐏F/K​{W}\mathbf{P}_{F/K}\{W\} est égal à 𝐏F/K​{V}\mathbf{P}_{F/K}\{V\} si et seulement si W→VW\to V est propre  ; en particulier (prendre V=Spec⁡KV=\operatorname{Spec}K) on a 𝐏F/K​{W}=𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}\{W\}=\mathbf{P}_{F/K} si et seulement si WW est propre.

On fait de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} un espace annelé en le munissant du faisceau 𝒪𝐏F/K\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}} qui envoie tout ouvert UU sur le sous-anneau de FF formé des fonctions ff telles que v⁡(f)≥0v(f)\geq 0 pour toute valuation v∈Uv\in U. Il résulte immédiatement des définitions que si v∈𝐏F/Kv\in\mathbf{P}_{F/K} alors 𝒪𝐏F/K,v\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K},v} coïncide avec l’anneau de vv  ; par conséquent, 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} est un espace localement annelé.

Si VV est un prémodèle de FF sur KK alors 𝐏F/K​{V}→V\mathbf{P}_{F/K}\{V\}\to V est un morphisme d’espaces annelés.

On définit un fibré vectoriel sur 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} (ou sur l’un de ses ouverts) comme un 𝒪𝐏F/K\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}}-module localement libre de type fini ; son rang est une fonction constante, appelé le rang du fibré vectoriel. Un fibré en droites est un fibré vectoriel de rang 11.

Un fibré vectoriel de rang constant dd admet une description en termes de 11-cocycle à valeurs dans GLd⁡(𝒪𝐏F/K)\operatorname{GL}_{d}(\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}})  ; un 11-cocycle sur 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} à valeurs dans GLd⁡(𝒪𝐏F/K)\operatorname{GL}_{d}(\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}}) définit le fibré trivial si et seulement si c’est un cobord.

Si 𝖴\mathsf{U} est un ouvert de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}, on note Fib⁡(𝖴)\operatorname{Fib}(\mathsf{U}) (resp. Fibd⁡(𝖴)\operatorname{Fib}_{d}(\mathsf{U}), Pic⁡(𝖴)\operatorname{Pic}(\mathsf{U})) l’ensemble des classes d’isomorphie de fibrés vectoriels sur 𝖴\mathsf{U} (resp. de fibrés vectoriels de rang dd, de fibrés en droites). Le produit tensoriel munit l’ensemble Pic⁡(𝖴)\operatorname{Pic}(\mathsf{U}) d’une structure de groupe abélien, décrite par le produit des cocycles.

\remaname 6.1.2.

Si VV est un prémodèle de FF sur KK on peut démontrer que 𝐏F/K​{V}\mathbf{P}_{F/K}\{V\} s’identifie, comme espace localement annelé, à la limite projective de « tous » les prémodèles de F/KF/K qui sont propres au-dessus de VV  ; on peut d’ailleurs se limiter aux modèles de F/KF/K propres sur VV, qui forment un système cofinal au sein du précédent.

6.1.3

Tout ouvert quasi-compact 𝖴\mathsf{U} de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} est de la forme 𝐏F/K​{V}\mathbf{P}_{F/K}\{V\} pour un VV convenable. En effet, écrivons 𝖴=⋃𝖴i\mathsf{U}=\bigcup\mathsf{U}_{i}, où chacun des 𝖴i\mathsf{U}_{i} est de la forme 𝐏F/K​{fi​,1,…,fi,ℓ⁡(i)}\mathbf{P}_{F/K}\{f_{i,1},\ldots,f_{i,\ell(i)}\}. Choisissons un modèle propre WW de F/KF/K tel que pour tout x∈Wx\in W et tout (i,ℓ)(i,\ell) ou bien la fonction fi,ℓf_{i,\ell} ou bien son inverse soit définie au voisinage de xx sur WW. Si l’on appelle ViV_{i}, pour ii fixé, l’ouvert de définition commun des fi,ℓf_{i,\ell} pour 1≤ℓ≤ℓ⁡(i)1\leq\ell\leq\ell(i) alors 𝖴i=𝐏F/K​{Vi}\mathsf{U}_{i}=\mathbf{P}_{F/K}\{V_{i}\} et l’on peut donc prendre V=⋃ViV=\bigcup V_{i}.

On imposer à VV des conditions supplémentaires : par exemple si l’on s’est donné sur chaque 𝖴i\mathsf{U}_{i} un élément gig_{i} de 𝒪𝐏F/K​(𝖴i)×\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}}(\mathsf{U}_{i})^{\times} on peut faire en sorte que gi∈𝒪V​(Vi)×g_{i}\in\mathscr{O}_{V}(V_{i})^{\times} pour tout ii : il suffit d’imposer qu’en tout point xx de WW et pour tout ii, ou bien la fonction gig_{i} ou bien son inverse soit définie au voisinage de xx  ; et si l’on s’est donné pour tout (i,j)(i,j) un élément hi​jh_{ij} de 𝒪𝐏F/K​(𝖴i∩𝖴j)×\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{F/K}}(\mathsf{U}_{i}\cap\mathsf{U}_{j})^{\times}, on peut de même faire en sorte que hi,j∈𝒪V​(Vi∩Vj)×h_{i,j}\in\mathscr{O}_{V}(V_{i}\cap V_{j})^{\times} pour tout (i,j)(i,j).

\definame 6.1.4.

Soit 𝖴\mathsf{U} un ouvert quasi-compact de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} et soit 𝖤\mathsf{E} un fibré vectoriel sur 𝖴\mathsf{U}. On appellera prémodèle (resp. modèle) de 𝖤\mathsf{E} tout couple (V,E)(V,E) où VV est un prémodèle (resp. un modèle) de F/KF/K tel que 𝖴=𝐏F/K​{V}\mathsf{U}=\mathbf{P}_{F/K}\{V\} et où EE un fibré vectoriel sur VV dont l’image inverse sur 𝖴=𝐏F/K​{V}\mathsf{U}=\mathbf{P}_{F/K}\{V\} est isomorphe à 𝖫\mathsf{L}.

Si (V,E)(V,E) est un prémodèle d’un fibré vectoriel 𝖤\mathsf{E} sur un ouvert quasi-compact 𝖴\mathsf{U} de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} alors pour tout prémodèle WW de F/KF/K qui est propre sur VV, le couple (W,E|V)(W,E|_{V}) est un prémodèle de 𝖤\mathsf{E}.

Si 𝖴\mathsf{U} est un ouvert quasi-compact de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}, tout fibré vectoriel sur 𝖴\mathsf{U} admet un modèle. Plus précisément, l’ensemble Fibd⁡(𝖴)\operatorname{Fib}_{d}(\mathsf{U}) des classes d’isomorphie de fibrés vectoriels de rang dd sur 𝖴\mathsf{U} s’identifie à la limite inductive des ensembles Fibd⁡(V)\operatorname{Fib}_{d}(V), où VV parcourt l’ensemble des modèles de FF tels que 𝐏F/K​{V}=𝖴\mathbf{P}_{F/K}\{V\}=\mathsf{U} : en vertu de la description d’un fibré vectoriel au moyen de cocycles et cobords, c’est une conséquence des remarques précédant la définition ci-dessus.

\remaname 6.1.5.

Supposons que FF soit de degré de transcendance 1 sur KK. C’est alors le corps des fonctions d’une KK-courbe projective intègre et normale CC qui est bien déterminée et la flèche naturelle ρ:𝐏F/K→C\rho:\mathbf{P}_{F/K}\to C est un isomorphisme d’espaces annelés  ; toute fibré vectoriel 𝖤\mathsf{E} sur un ouvert quasi-compact 𝖴\mathsf{U} de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K} admet dès lors un modèle canonique, à savoir le couple (ρ⁡(𝖴),ρ∗​𝖤)(\rho(\mathsf{U}),\rho_{*}{\mathsf{E}}).

6.1.6

Soit 𝖫\mathsf{L} un faisceau localement libre de rang un sur un ouvert quasi-compact 𝖴\mathsf{U} de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}. Comme dans tout espace annelé, on dit qu’il est engendré par ses sections globales s’il existe, pour tout point xx de 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}, une section de 𝖫\mathsf{L} sur 𝖴\mathsf{U} qui n’est pas nulle en xx. Comme 𝖴\mathsf{U} est quasi-compact, cela revient à demander l’existence d’un prémodèle (V,L)(V,L) de (𝖴,𝖫)(\mathsf{U},\mathsf{L}) tel que LL soit engendré par ses sections globales sur VV.

6.1.7

Soit (𝖫1,…,𝖫n)(\mathsf{L}_{1},\dots,\mathsf{L}_{n}) une famille de faisceaux localement libres de rang un sur l’espace 𝐏F/K\mathbf{P}_{F/K}. Supposons que FF soit de degré de transcendance nn sur KK. Soit VV un prémodèle de FF sur KK ; pour tout ii, soit MiM_{i} un fibré en droites sur VV tel que (V,Mi)(V,M_{i}) soit un prémodèle de 𝖫i\mathsf{L}_{i}. D’après la formule de projection, le nombre d’intersection

(c1​(M1)​…​c1​(Mn)∩[V])(c_{1}(M_{1})\dots c_{1}(M_{n})\cap[V])

multiplié par le degré [F:K(V)][F:K(V)] ne dépend pas du choix de VV et des MiM_{i}. On le notera

∫𝐏F/Kc1​(𝖫1)​…​c1​(𝖫n).\int_{\mathbf{P}_{F/K}}c_{1}(\mathsf{L}_{1})\dots c_{1}(\mathsf{L}_{n}).

6.1.8 Réduction à la Temkin

Soit XX un espace kk-analytique séparé et soit x∈Xx\in X. Lorsque (X,x)(X,x) est strict et lorsque |k×|≠{1}|k^{\times}|\neq\{1\}, Temkin a défini dans [52], la réduction (X,x)~\widetilde{(X,x)} de XX  ; c’est un ouvert quasi-compact et non vide de l’espace de Zariski-Riemann 𝐏ℋ⁡(x)~/k~\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}} de ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} sur k~\tilde{k}.

L’application (Y,x)↦(Y,x)~(Y,x)\mapsto\widetilde{(Y,x)} établit une bijection entre l’ensemble des domaines strictement analytiques de (X,x)(X,x) et celui des ouverts quasi-compacts et non vides de (X,x)~\widetilde{(X,x)}.

Pour traiter le cas général (germes non stricts, valeur absolue triviale), Temkin a développé dans [53] une théorie analogue à la précédente, mais plus sophistiquée, qui recourt à l’algèbre commutative graduée.

Nous n’en aurons pas besoin ici  ; plus précisément, nous n’aurons besoin que de la «partie non graduée» de la théorie de Temkin, au sujet de laquelle nous allons dire quelques mots  ; nos assertions se démontrent en décalquant mutatis mutandis les preuves de [53].

Nous ne faisons plus maintenant d’hypothèses sur le germe (X,x)(X,x). Nous définissons (X,x)~\widetilde{(X,x)} exactement comme dans [53], mais en nous contentons des réductions classiques (et non graduées) des corps et algèbres affinoïdes en jeu. On obtient là encore un ouvert quasi-compact non vide de 𝐏ℋ⁡(x)~/k~\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}, qui coïncide avec celui construit précédemment dans le cas où (X,x)~\widetilde{(X,x)} est strict et où la valuation est non triviale. Il existe une application continue naturelle de la réduction graduée (X,x)~gr\widetilde{(X,x)}_{\rm gr} vers (X,x)~\widetilde{(X,x)}.

Soit 𝖴\mathsf{U} un ouvert quasi-compact et non vide de (X,x)~\widetilde{(X,x)}. Son image réciproque sur (X,x)~gr\widetilde{(X,x)}_{\rm gr} en est un ouvert quasi-compact et non vide, qui s’identifie dès lors à (Y,x)~gr\widetilde{(Y,x)}_{\rm gr}, où (Y,x)(Y,x) est un domaine analytique de (X,x)(X,x) qui est uniquement déterminé et satisfait l’égalité (Y,x)~=𝖴\widetilde{(Y,x)}=\mathsf{U}.

On dira qu’un domaine (Y,x)(Y,x) de (X,x)(X,x) obtenu par ce procédé est relativement strict. L’application (Y,x)↦(Y,x)~(Y,x)\mapsto\widetilde{(Y,x)} établit une bijection entre l’ensemble des domaines relativement stricts de (X,x)(X,x) et celui des ouverts quasi-compacts et non vides de (X,x)~\widetilde{(X,x)}.

6.1.9

Si (X,x)(X,x) est bon, ou plus généralement si 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} est d’image dense dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x), un domaine analytique de (X,x)(X,x) est relativement strict si et seulement si on peut le décrire, en tant que sous-germe de (X,x)(X,x), par conjonctions et disjonctions de conditions de la forme |f|≤1\mathopen{|}{f}\mathclose{|}\leq 1, où ff est une fonction holomorphe sur (X,x)(X,x).

6.1.10

Si YY est un domaine analytique de XX, on dira qu’il est relativement strict dans XX si (Y,y)(Y,y) est relativement strict dans (X,y)(X,y) pour tout y∈Yy\in Y.

6.2 Métriques

6.2.1 Fibrés vectoriels

Un fibré vectoriel sur un espace kk-analytique XX est un faisceau en modules localement libres de rang fini sur le site annelé XGX_{\rm G} (à savoir XX muni de la G-topologie et du faisceau structural).

Il définit par restriction à l’espace topologique XX un faisceau en 𝒪X\mathscr{O}_{X}-modules, dont on ne sait pas s’il est en général localement libre. C’est toutefois toujours le cas lorsque XX est bon, et notamment sans bord  ; on dispose même plus précisément dans cette situation d’une équivalence entre la catégorie des 𝒪XG\mathscr{O}_{X_{\rm G}}-modules localement libres de rang fini et celle des 𝒪X\mathscr{O}_{X}-modules localement libres de rang fini ([8], prop. 1.3.4).

Soit XX un espace analytique et soit EE un fibré vectoriel sur XX. Notons 𝐕⁡(E)\mathbf{V}(E) l’espace total de EE : c’est un espace analytique muni d’un morphisme π\pi vers XX dont les sections au-dessus d’un domaine analytique de XX s’identifient aux sections de EE sur ce domaine. Si E=𝒪XnE=\mathscr{O}_{X}^{n}, alors 𝐕⁡(E)=𝐀Xn\mathbf{V}(E)=\mathbf{A}^{n}_{X} est l’espace affine (analytique) au-dessus de XX ; dans le cas général, on le construit par recollement.

\definame 6.2.2 (Métriques).

Soit XX un espace analytique et soit EE un fibré vectoriel sur XX. Une métrique continue sur EE est une application continue ∥⋅∥:𝐕⁡(E)→𝐑+\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}\colon\mathbf{V}(E)\rightarrow\mathbf{R}_{+} qui est une norme dans chaque fibre, au sens suivant : pour tout point x∈Xx\in X, toute extension valuée complète LL de ℋ⁡(x)\mathscr{H}(x), l’application de E⁡(x)⊗LE(x)\otimes L dans 𝐑\mathbf{R} donnée par la composition

E⁡(x)⊗L↪𝐕⁡(E)×L→𝐕⁡(E)→∥⋅∥𝐑+E(x)\otimes L\hookrightarrow\mathbf{V}(E)\times L\rightarrow\mathbf{V}(E)\xrightarrow{\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}}\mathbf{R}_{+}

est une norme ultramétrique sur le LL-espace vectoriel de dimension finie E⁡(x)⊗LE(x)\otimes L.

On notera souvent E¯\bar{E} la donnée d’un fibré vectoriel EE sur XX et d’une métrique sur ce fibré.

\remaname 6.2.3.

Soit XX un espace analytique, soit EE un fibré vectoriel sur XX muni d’une métrique continue ∥⋅∥\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}. Pour toute section ss de EE sur un domaine analytique UU de XX, on déduit de ∥⋅∥\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|} une application continue, notée ∥s∥\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}, de UU dans 𝐑+\mathbf{R}_{+} : c’est la composition

U→𝑠𝐕⁡(E)→∥⋅∥𝐑+,U\xrightarrow{s}\mathbf{V}(E)\xrightarrow{\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}}\mathbf{R}_{+},

où l’on note encore ss la section au-dessus de UU de la projection canonique de 𝐕⁡(E)\mathbf{V}(E) sur XX.

Notons 𝒞X0\mathscr{C}^{0}_{X} (resp. 𝒞XG0\mathscr{C}^{0}_{X_{\rm G}}) le faisceau U↦𝒞0​(U,𝐑)U\mapsto\mathscr{C}^{0}(U,\mathbf{R}) sur l’espace topologique XX (resp. le site XGX_{\rm G}). Une métrique continue sur EE donne lieu à un morphisme de faisceaux E→𝒞XG0E\to\mathscr{C}^{0}_{X_{\rm G}}, noté s↦∥s∥s\mapsto\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}, qui vérifie les propriétés suivantes :

  • —

    Si UU est un domaine analytique de XX, f∈Γ⁡(U,𝒪X)f\in\Gamma(U,\mathscr{O}_{X}) et s∈Γ⁡(U,E)s\in\Gamma(U,E), alors ∥f​s∥=|f|​∥s∥\mathopen{\|}{fs}\mathclose{\|}=\mathopen{|}{f}\mathclose{|}\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} ;

  • —

    Si UU est un domaine analytique de XX et s1,s2∈Γ⁡(U,E)s_{1},s_{2}\in\Gamma(U,E), alors ∥s1+s2∥≤max⁡(∥s1∥,∥s2∥)\mathopen{\|}{s_{1}+s_{2}}\mathclose{\|}\leq\max(\mathopen{\|}{s_{1}}\mathclose{\|},\mathopen{\|}{s_{2}}\mathclose{\|}) ;

  • —

    Si UU est un domaine analytique de XX et s∈Γ⁡(U,E)s\in\Gamma(U,E), la fonction ∥s∥\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} est à valeurs positives et s’annule en un point xx de UU si et seulement si s⁡(x)=0s(x)=0.

\definame 6.2.4 (Métriques lisses).

On dit qu’une métrique sur un fibré vectoriel EE est lisse si l’application de 𝐕⁡(E) {0}\mathbf{V}(E)\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}}\{0\} dans 𝐑+∗\mathbf{R}_{+}^{*} déduite par restriction au complémentaire de la section nulle est lisse.

\remaname 6.2.5.

Soit LL un fibré en droite muni d’une métrique. Pour que cette métrique soit lisse, il faut et il suffit que pour toute section inversible ss sur un ouvert UU de XX, la fonction log⁡∥s∥\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} soit lisse sur UU.

La nécessité de la condition est évidente, car ∥s∥\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} est la composition de la norme et de la section U→𝐕⁡(E)U\rightarrow\mathbf{V}(E) déduite de ss, l’image de cette section étant contenue dans le complémentaire de la section nulle. Inversement, la section ss fournit un isomorphisme de 𝐕⁡(E)|U\mathbf{V}(E)|_{U} avec 𝐀1×U\mathbf{A}^{1}\times U ; par cet isomorphisme, la métrique est transformée en l’application (t,x)↦|t|​∥s⁡(x)∥(t,x)\mapsto\mathopen{|}{t}\mathclose{|}\mathopen{\|}{s(x)}\mathclose{\|} ; sa restriction au complémentaire 𝐆m×U\mathbf{G}_{\mathrm{m}}\times U de la section nulle est donc lisse.

\propname 6.2.6.

Soit XX un espace kk-analytique bon et paracompact. Tout fibré en droites sur XX possède une métrique lisse.

Il serait intéressant de prouver que tout fibré vectoriel sur XX possède une métrique lisse. Les arguments de la proposition montrent qu’il suffit de savoir traiter le cas d’un fibré vectoriel trivial.

Démonstration.

Soit LL un fibré en droites sur XX. Comme XX est bon, il existe un recouvrement (Ui)(U_{i}) un recouvrement de XX par des ouverts sur lesquels LL est trivialisable. Soit (λi)(\lambda_{i}) une partition de l’unité lisse subordonnée au recouvrement ouvert (Ui)(U_{i}). Pour tout ii, soit sis_{i} une section inversible de L|UiL|_{U_{i}}. Il existe une unique métrique sur LL pour laquelle,

log⁡∥s∥​(x)=∑iλi​(x)​log⁡|s/si|​(x)\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}(x)=\sum_{i}\lambda_{i}(x)\log\mathopen{|}{s/s_{i}}\mathclose{|}(x)

pour tout ouvert UU de XX et toute section inversible ss de LL sur UU, la somme étant réduite aux indices ii tels que x∈Uix\in U_{i}. Pour une telle section ss, la fonction log⁡∥s∥\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} est lisse, si bien que la métrique ainsi définie sur LL est lisse. ∎

6.2.7

Si XX est un espace kk-analytique, on définit PL⁡(X){\rm PL}(X) comme le groupe abélien des fonctions continues à valeurs réelles ff sur XX possédant la propriété suivante : il existe un G-recouvrement (Xi)(X_{i}) de XX par des domaines analytiques relativement stricts et, pour tout ii, un fonction holomorphe inversible fif_{i} sur XX telle que f|Xi=log⁡|fi|f|_{X_{i}}=\log\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|}.

\lemmname 6.2.8.

L’ensemble PL⁡(X){\rm PL}(X) est un sous-groupe du groupe des fonctions numériques continue sur XX. Si uu et vv sont deux fonctions PL, max⁡(u,v)\max(u,v) et min⁡(u,v)\min(u,v) sont PL.

Démonstration.

La fonction nulle est évidemment PL. Soit (Xi)(X_{i}) un G-recouvrement de XX par des domaines analytiques relativement stricts et, pour tout ii, soit fif_{i} et gig_{i} des fonctions inversibles sur XiX_{i} telles que u|Xi=log⁡|fi|u|_{X_{i}}=\log\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|} et v|Xi=log⁡|gi|v|_{X_{i}}=\log\mathopen{|}{g_{i}}\mathclose{|}. La fonction u+vu+v est égale à log⁡|fi​gi|\log\mathopen{|}{f_{i}g_{i}}\mathclose{|} sur XiX_{i}, ce qui prouve qu’elle est PL. De même, la fonction −u-u est égale à log⁡|fi−1|\log\mathopen{|}{f_{i}^{-1}}\mathclose{|} sur XiX_{i}, donc est PL.

Notons Xi+X_{i}^{+} et Xi−X_{i}^{-} les domaines analytiques de XiX_{i} définis par |fi|≥|gi|\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|}\geq\mathopen{|}{g_{i}}\mathclose{|} et |fi|≤|gi|\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|}\leq\mathopen{|}{g_{i}}\mathclose{|} respectivement. Sur Xi+X_{i}^{+}, on a max⁡(u,v)=log⁡|fi|\max(u,v)=\log\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|} et min⁡(u,v)=log⁡|gi|\min(u,v)=\log\mathopen{|}{g_{i}}\mathclose{|}. sur Xi−X_{i}^{-}, on a max⁡(u,v)=log⁡|gi|\max(u,v)=\log\mathopen{|}{g_{i}}\mathclose{|} et min⁡(u,v)=log⁡|fi|\min(u,v)=\log\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|}. Il en résulte que max⁡(u,v)\max(u,v) et min⁡(u,v)\min(u,v) sont PL. ∎

\definame 6.2.9.

Soit XX un espace kk-analytique et soit E¯\bar{E} un fibré vectoriel métrisé sur XX. On dit qu’une base (e1,…,en)(e_{1},\ldots,e_{n}) de EE est orthonormée si

∥(∑fi​ei)​(x)∥=max⁡|fi​(x)|\mathopen{\|}{(\sum f_{i}e_{i})(x)}\mathclose{\|}=\max\mathopen{|}{f_{i}(x)}\mathclose{|} (6.2.9.1)

pour tout domaine analytique YY de XX, toute famille (fi)(f_{i}) de fonctions analytiques sur YY et tout x∈Yx\in Y.

On dit que E¯\bar{E} est PL (ou que la métrique de EE est PL) s’il existe un G-recouvrement (Xi)(X_{i}) relativement strict de XX tel que E¯|Xi\bar{E}|_{X_{i}} admette pour tout ii une base orthonormée.

\exemname 6.2.10 (Métriques formelles).

Soit EE un fibré vectoriel sur un espace analytique XX. Considérons un modèle formel (𝔛,𝔈)(\mathfrak{X},\mathfrak{E}) de (X,E)(X,E) : cela signifie que 𝔛\mathfrak{X} est k∘k^{\circ}-schéma formel, plat et localement topologiquement de type fini muni d’un isomorphisme 𝔛η≃X\mathfrak{X}_{\eta}\simeq X et que 𝔈\mathfrak{E} est un fibré vectoriel sur 𝔛\mathfrak{X} muni d’un isomorphisme 𝔈η≃E\mathfrak{E}_{\eta}\simeq E. On lui associe une métrique PL sur EE de la façon suivante.

Soit (𝔘i)(\mathfrak{U}_{i}) un recouvrement formel de 𝔛\mathfrak{X} qui trivialise 𝔈\mathfrak{E} et soit, pour tout ii, une trivialisation (e1,…,en)(e_{1},\dots,e_{n}) de 𝔈|𝔘i\mathfrak{E}|_{\mathfrak{U}_{i}}. Pour tout ii, 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta} est un domaine analytique de XX.

Pour toute section ss de EE sur le domaine analytique fermé 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta} de XX, il existe une unique famille (f1,…,fn)(f_{1},\dots,f_{n}) de fonctions holomorphes sur 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta} telles que s=∑fi​eis=\sum f_{i}e_{i}, et l’on pose ∥s∥=max⁡(|f1|,…,|fn|)\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\max(\mathopen{|}{f_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{f_{n}}\mathclose{|}) ; c’est une fonction continue.

Si (e1′,…,en′)(e^{\prime}_{1},\dots,e^{\prime}_{n}) est une autre trivialisation de 𝔈|𝔘i\mathfrak{E}|_{\mathfrak{U}_{i}}, il existe une matrice inversible A∈GLn⁡(𝔘i)A\in\operatorname{GL}_{n}(\mathfrak{U}_{i}) telles que (e1,…,en)=(e1′,…,en′)⋅A(e_{1},\dots,e_{n})=(e^{\prime}_{1},\dots,e^{\prime}_{n})\cdot A. Si s=∑fi​ei=∑fi′​ei′s=\sum f_{i}e_{i}=\sum f^{\prime}_{i}e^{\prime}_{i}, cela entraîne la relation (f1′,…,fn′)t=A​(f1,…,fn)t(f^{\prime}_{1},\dots,f^{\prime}_{n})^{\mathrm{t}}=A(f_{1},\dots,f_{n})^{\mathrm{t}}. Pour tout point x∈𝔘i,ηx\in\mathfrak{U}_{i,\eta}, ∥A⁡(x)∥=∥A−1​(x)∥=1\mathopen{\|}{A(x)}\mathclose{\|}=\mathopen{\|}{A^{-1}(x)}\mathclose{\|}=1, si bien que l’on a max⁡(|fi|)=max⁡(|fi′|)\max(\mathopen{|}{f_{i}}\mathclose{|})=\max(\mathopen{|}{f^{\prime}_{i}}\mathclose{|}). Il en résulte que la définition donnée de ∥s∥\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} ne dépend pas du choix de la trivialisation (e1,…,en)(e_{1},\dots,e_{n}).

Cela entraîne aussi que ces différentes prescriptions coïncident sur les domaines analytiques 𝔘i,η∩𝔘j,η\mathfrak{U}_{i,\eta}\cap\mathfrak{U}_{j,\eta}, d’où un morphisme de faisceau de EE dans l’espace des fonctions à valeurs réelles sur XX.

Comme les domaines 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta} forment un G-recouvrement de XX, tout point de XX possède un voisinage qui est réunion finie de certains de ces 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta}. Par suite, l’image de ce morphisme est contenu dans le faisceau 𝒞XG0\mathscr{C}^{0}_{X_{G}}.

C’est une métrique PL sur EE. De telles métriques seront appelées formelles.

6.2.11

Le produit tensoriel L⊗L′L\otimes L^{\prime} de deux fibrés en droites métrisés LL et L′L^{\prime} possède une unique métrique pour laquelle ∥s⊗s′∥=∥s∥​∥s′∥\mathopen{\|}{s\otimes s^{\prime}}\mathclose{\|}=\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}\mathopen{\|}{s^{\prime}}\mathclose{\|} si ss et s′s^{\prime} sont des sections de LL et L′L^{\prime} respectivement. De même, l’inverse d’un fibré en droites métrisé LL possède une unique métrique pour laquelle ∥s−1∥=∥s∥−1\mathopen{\|}{s^{-1}}\mathclose{\|}=\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} si ss est une section inversible de LL. Si les métriques sur LL et L′L^{\prime} sont continues, resp. PL, resp. lisses, il en est de même des métriques sur L⊗L′L\otimes L^{\prime} et L−1L^{-1}.

\remaname 6.2.12.

On peut définir des fonctions 𝐐\mathbf{Q}-PL comme les fonctions dont un multiple entier (non nul) est PL, voire les fonctions 𝐑\mathbf{R}-PL comme le sous-espace réel engendré par les fonctions PL.

On pourrait définir de même une métrique 𝐐\mathbf{Q}-PL (resp. 𝐑\mathbf{R}-PL) sur un fibré vectoriel EE comme on l’a fait pour les métriques PL, en remplaçant l’égalité (6.2.9.1) de la définition 6.2.9 par ∥(∑fi​ei)​(x)∥=max⁡ui​(x)​|fi​(x)|\mathopen{\|}{(\sum f_{i}e_{i})(x)}\mathclose{\|}=\max u_{i}(x)\mathopen{|}{f_{i}(x)}\mathclose{|}, où les uiu_{i} sont des fonctions strictement positives telles que log⁡(ui)\log(u_{i}) soit 𝐐\mathbf{Q}-PL (resp. 𝐑\mathbf{R}-PL) pour tout ii.

Une métrique sur un fibré en droites LL est dite 𝐐\mathbf{Q}-formelle s’il existe un entier n≥1n\geq 1 tel que la métrique induite sur la puissance tensorielle L⊗nL^{\otimes n} est formelle. Une métrique 𝐐\mathbf{Q}-formelle est 𝐐\mathbf{Q}-PL.

Ces métriques sont importantes en pratique.

\propname 6.2.13.

Supposons que |k×|≠1\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}\neq 1. Soit XX un espace strictement kk-analytique paracompact. Tout fibré vectoriel sur XX possède une métrique formelle.

Démonstration.

Berkovich démontre dans [8], Théorème 1.6.1, que sous ces hypothèses, XX correspond à un espace rigide X0X_{0} quasi-séparé possédant un recouvrement affinoïde de type fini (au sens où chaque ouvert du recouvrement ne rencontre qu’un nombre fini d’entre eux). D’après le théorème 2.8/3 de [15] (qui étend du cas quasi-compact au cas paracompact le théorème fondamental de Raynaud, théorème 4.1 de [16] ; voir aussi [44]), XX est la fibre générique d’un schéma formel admissible quasi-paracompact 𝔛\mathfrak{X}.

Soit alors EE un fibré vectoriel sur XX. D’après [8] (bas de la p. 37), il est associé à un fibré vectoriel E0E_{0} sur l’espace rigide X0X_{0}. De plus, E0E_{0} est la fibre générique d’un faisceau cohérent 𝔈\mathfrak{E} sur 𝔛\mathfrak{X}. Apparemment, la preuve ne se trouve dans la littérature (proposition 5.6 de [16], par exemple) que sous l’hypothèse que XX est compact. Cependant, si nous partons d’un recouvrement de type fini de X0X_{0} par des affinoïdes, la procédure décrite dans le lemme 5.7 de [16] ne modifiera le modèle formel au voisinage d’un point donné de 𝔛\mathfrak{X} qu’en un nombre fini d’étapes, si bien que le résultat s’étend, de même que notre fibré vectoriel. Appliquant alors le théorème de platification ([17], théorème 4.1), il existe un éclatement formel π:𝔛′→𝔛\pi\colon\mathfrak{X}^{\prime}\rightarrow\mathfrak{X} tel que le transformé strict 𝔈′\mathfrak{E}^{\prime} de 𝔈\mathfrak{E} soit localement libre sur 𝔛′\mathfrak{X}^{\prime}. ∎

6.2.14

Pour ∗∈{𝒞0,PL,lisse}*\in\{\mathscr{C}^{0},{\rm PL},\text{lisse}\}, notons Pic^⁡(X,∗)\mathop{\widehat{\mathrm{Pic}}}(X,*) l’ensemble des classes d’isométrie de fibrés en droites sur XX munis d’une métrique ∗*. Le produit tensoriel et l’inverse le munissent d’une structure de groupe abélien. De plus, l’oubli de la métrique définit un homomorphisme de groupes Pic^⁡(X,∗)→Pic⁡(X)\mathop{\widehat{\mathrm{Pic}}}(X,*)\rightarrow\operatorname{Pic}(X). Cet homomorphisme est surjectif si XX est paracompact (et si |k×|≠1\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}\neq 1 lorsque ∗=PL*={\rm PL}). Son noyau est l’ensemble des métriques ∗* sur le fibré en droites trivial. C’est donc le groupe des fonctions ∗* sur XX modulo le sous-groupe des fonctions (continues, lisses et PL) de la forme log⁡|u|\log\mathopen{|}{u}\mathclose{|}, pour u∈Γ⁡(X,𝒪X∗)u\in\Gamma(X,\mathscr{O}_{X}^{*}).

6.2.15

Soit EE un fibré vectoriel métrisé sur XX. Soit f:Y→Xf\colon Y\rightarrow X un morphisme d’espaces kk-analytiques. On dispose alors d’un carré cartésien

    𝐕⁡(f∗​E)       f′                     𝐕⁡(E)              Y       f          X    .\vbox{\lx@xy@svg{\hbox{\raise 0.0pt\hbox{\kern 20.5pt\hbox{\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\hbox{\vtop{\halign{\entry@#!@&&\entry@@#!@\cr&\cr&\crcr}}}\ignorespaces{\hbox{\kern-20.5pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\raise-2.5pt\hbox{$\textstyle{\mathbf{V}(f^{*}E)\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces}$}}}}}}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 20.5pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 23.16315pt\raise 6.57835pt\hbox{{}\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise-2.21725pt\hbox{$\scriptstyle{f^{\prime}}$}}}\kern 3.0pt}}}}}}\ignorespaces{\hbox{\kern 44.5pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{\lx@xy@tip{1}\lx@xy@tip{-1}}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 0.0pt\raise-8.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}\ignorespaces{\hbox{\kern 0.0pt\raise-24.33334pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{\lx@xy@tip{1}\lx@xy@tip{-1}}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\kern 44.5pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\raise-2.5pt\hbox{$\textstyle{\mathbf{V}(E)\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces}$}}}}}}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 59.71526pt\raise-8.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}\ignorespaces{\hbox{\kern 59.71526pt\raise-24.33334pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{\lx@xy@tip{1}\lx@xy@tip{-1}}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\kern-7.01389pt\raise-31.66666pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\raise-2.5pt\hbox{$\textstyle{Y\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces}$}}}}}}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 7.0139pt\raise-31.66666pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces{\hbox{\kern 24.51558pt\raise-25.55556pt\hbox{{}\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise-1.75pt\hbox{$\scriptstyle{f}$}}}\kern 3.0pt}}}}}}\ignorespaces{\hbox{\kern 52.18054pt\raise-31.66666pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{$\textstyle{\hbox{\lx@xy@tip{1}\lx@xy@tip{-1}}}$}}}}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\lx@xy@droprule}}{\hbox{\kern 52.18054pt\raise-31.66666pt\hbox{\hbox{\kern 0.0pt\raise 0.0pt\hbox{\hbox{\kern 3.0pt\raise-2.5pt\hbox{$\textstyle{X}$}}}}}}}\ignorespaces\ignorespaces}}}}}.

Si EE est libre, identifié à 𝒪Xn\mathscr{O}_{X}^{n}, f∗​Ef^{*}E est identifié à 𝒪Yn\mathscr{O}_{Y}^{n}, le morphisme f′f^{\prime} s’identifie à l’application (id,f)(\operatorname{id},f) de 𝐕⁡(f∗​E)=𝐀n×Y\mathbf{V}(f^{*}E)=\mathbf{A}^{n}\times Y dans 𝐕⁡(E)=𝐀n×X\mathbf{V}(E)=\mathbf{A}^{n}\times X. On définit alors une métrique sur le fibré vectoriel f∗​Ef^{*}E par la composition 𝐕⁡(f∗​E)→f′𝐕⁡(E)→∥⋅∥𝐑+\mathbf{V}(f^{*}E)\xrightarrow{f^{\prime}}\mathbf{V}(E)\xrightarrow{\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}}\mathbf{R}_{+}.

Si la métrique de EE est lisse, resp. PL{\rm PL}, il en est de même de la métrique de f∗​Ef^{*}E ainsi définie. Par passage aux classes d’isométrie de fibrés en droites métrisés PL, on en déduit un homomorphisme de groupes f∗:Pic^⁡(X,∗)→Pic^⁡(Y,∗)f^{*}\colon\mathop{\widehat{\mathrm{Pic}}}(X,*)\rightarrow\mathop{\widehat{\mathrm{Pic}}}(Y,*).

6.3 Métriques approchables

6.3.1

Soit XX un espace kk-analytique et soit LL un fibré en droites sur XX, localement trivial pour la topologie usuelle de XX.

On dit qu’une métrique continue sur LL est psh (resp. localement psh-approchable, resp. localement approchable) si, pour toute section inversible locale ss de LL, la fonction continue log⁡∥s∥−1\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} est psh (resp. localement psh-approchable, resp. localement approchable). Pour qu’il en soit ainsi, il suffit que LL possède une telle section au voisinage de tout point de XX.

On dit qu’une métrique continue ∥⋅∥\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|} sur LL est (globalement) psh-approchable s’il existe une suite (∥⋅∥n)(\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{n}) de métriques psh lisses telles que les fonctions continues log⁡(∥⋅∥/∥⋅∥n)\log(\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}/\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{n}) sur XX convergent uniformément vers 00.

On dit qu’une métrique continue sur LL est (globalement) approchable s’il existe deux fibrés en droites L1L_{1} et L2L_{2} sur XX, munis de métriques globalement psh-approchables, tels que L¯≃L¯1⊗L¯2−1\bar{L}\simeq\bar{L}_{1}\otimes\bar{L}_{2}^{-1}.

\propname 6.3.2.

Sur l’espace projectif 𝐏n\mathbf{P}^{n}, le fibré en droite 𝒪⁡(1)\mathscr{O}(1) muni de sa métrique formelle canonique est globalement psh-approchable.

Démonstration.

Pour tout entier p≥0p\geq 0 et tout nombre réel η>0\eta>0, Demailly définit dans [26], Lemme 5.18, une fonction Mη:𝐑p→𝐑M_{\eta}\colon\mathbf{R}^{p}\rightarrow\mathbf{R} vérifiant les propriétés suivantes :

  1. 1.

    La fonction MηM_{\eta} est lisse, convexe et croissante en chaque variable ;

  2. 2.

    Pour tout (t1,…,tp)∈𝐑p(t_{1},\dots,t_{p})\in\mathbf{R}^{p},

    max⁡(t1,…,tp)≤Mη​(t1,…,tp)≤max⁡(t1,…,tp)+η;\max(t_{1},\dots,t_{p})\leq M_{\eta}(t_{1},\dots,t_{p})\leq\max(t_{1},\dots,t_{p})+\eta;
  3. 3.

    Si tj+η≤maxi≠j⁡(ti−η)t_{j}+\eta\leq\max_{i\neq j}(t_{i}-\eta), on a

    Mη​(t1,…,tp)=Mη​(t1,…,tj^,…,tp);M_{\eta}(t_{1},\dots,t_{p})=M_{\eta}(t_{1},\dots,\widehat{t_{j}},\dots,t_{p})\ ;
  4. 4.

    Pour tout t∈𝐑t\in\mathbf{R},

    Mη​(t1+t,…,tp+t)=Mη​(t1,…,tp)+t.M_{\eta}(t_{1}+t,\dots,t_{p}+t)=M_{\eta}(t_{1},\dots,t_{p})+t.

Il résulte de la continuité de la fonction MηM_{\eta} et de la propriété d) que l’on définit une métrique continue ∥⋅∥η\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{\eta} sur 𝒪⁡(1)\mathscr{O}(1) en posant

log∥sP∥η−1([x0:…:xn])=−log|P(x0,…,xn)|+Mη(log|x0|,…,log|xn|)\log\mathopen{\|}{s_{P}}\mathclose{\|}_{\eta}^{-1}([x_{0}:\dots:x_{n}])=-\log\mathopen{|}{P(x_{0},\dots,x_{n})}\mathclose{|}+M_{\eta}(\log\mathopen{|}{x_{0}}\mathclose{|},\dots,\log\mathopen{|}{x_{n}}\mathclose{|})

pour tout polynôme PP homogène de degré 11. En outre, la propriété b) ci-dessus entraîne que

log⁡∥sP∥η−1−log⁡∥sP∥−1=Mη​(log⁡|x0|,…,log⁡|xn|)−max⁡(log⁡|x0|,…,log⁡|xn|CLOSE\log\mathopen{\|}{s_{P}}\mathclose{\|}_{\eta}^{-1}-\log\mathopen{\|}{s_{P}}\mathclose{\|}^{-1}=M_{\eta}(\log\mathopen{|}{x_{0}}\mathclose{|},\dots,\log\mathopen{|}{x_{n}}\mathclose{|})-\max(\log\mathopen{|}{x_{0}}\mathclose{|},\dots,\log\mathopen{|}{x_{n}}\mathclose{|}

appartient à l’intervalle [0,η][0,\eta]. Par suite, la métrique ∥⋅∥η\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{\eta} converge uniformément vers ∥⋅∥\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|} lorsque η→0\eta\rightarrow 0. Il reste à démontrer que la métrique ∥⋅∥η\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{\eta} est lisse et psh.

Soit x=[x0:…:xn]x=[x_{0}:\dots:x_{n}] un point de 𝐏n\mathbf{P}^{n} ; supposons pour fixer les idées que x0,…,xp≠0x_{0},\dots,x_{p}\neq 0 mais xp+1=⋯=xn=0x_{p+1}=\dots=x_{n}=0. Prenons pour PP le polynôme X0X_{0}. Les fonctions rationnelles f1=x1/x0,…,fp=xp/x0f_{1}=x_{1}/x_{0},\dots,f_{p}=x_{p}/x_{0} sont inversibles au voisinage de xx ; dans ce voisinage,

log⁡∥sP∥η−1​(x)\displaystyle\log\mathopen{\|}{s_{P}}\mathclose{\|}_{\eta}^{-1}(x) =−log⁡|x0|+Mη​(log⁡|x0|,…,log⁡|xn|)\displaystyle=-\log\mathopen{|}{x_{0}}\mathclose{|}+M_{\eta}(\log\mathopen{|}{x_{0}}\mathclose{|},\dots,\log\mathopen{|}{x_{n}}\mathclose{|})
=Mη​(0,log⁡|f1​(x)|,…,log⁡|fp​(x)|)\displaystyle=M_{\eta}(0,\log\mathopen{|}{f_{1}(x)}\mathclose{|},\dots,\log\mathopen{|}{f_{p}(x)}\mathclose{|})

si UU est pris assez petit pour que l’on ait

supUsupj>plog⁡|xj/x0|+η≤infUmaxi≤p⁡log⁡|xi/x0|−η.\sup_{U}\sup_{j>p}\log\mathopen{|}{x_{j}/x_{0}}\mathclose{|}+\eta\leq\inf_{U}\max_{i\leq p}\log\mathopen{|}{x_{i}/x_{0}}\mathclose{|}-\eta.

Comme MηM_{\eta} est lisse et convexe sur 𝐑p+1\mathbf{R}^{p+1}, cette formule prouve que la métrique ∥⋅∥η\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}_{\eta} est lisse et psh sur UU, d’où l’assertion. ∎

\coroname 6.3.3.

Soit XX une kk-variété projective, soit LL un fibré en droites sur XX dont une puissance strictement positive est engendrée par ses sections globales. Alors, LL possède une métrique lisse psh.

Démonstration.

Par hypothèse, il existe un entier d≥1d\geq 1 et un morphisme p:X→𝐏knp\colon X\rightarrow\mathbf{P}^{n}_{k} tel que p∗​𝒪​(1)p^{*}\mathscr{O}(1) soit isomorphe à L⊗dL^{\otimes d}. L’image réciproque d’une métrique lisse psh sur 𝒪⁡(1)\mathscr{O}(1) induit une métrique lisse psh sur L⊗dL^{\otimes d}, et donc aussi sur LL. ∎

\coroname 6.3.4.

Soit XX une kk-variété propre, soit 𝔛\mathfrak{X} un k0k^{0}-modèle propre de XX, soit 𝔏\mathfrak{L} un fibré en droites sur 𝔛\mathfrak{X} et soit (L,∥⋅∥)(L,\mathopen{\|}{\cdot}\mathclose{\|}) sa fibre générique, muni de sa métrique formelle canonique. Si une puissance strictement positive de 𝔏\mathfrak{L} est engendrée par ses sections globales, alors L¯\bar{L} est globalement psh-approchable.

Démonstration.

Par hypothèse, il existe un entier d≥1d\geq 1 et un morphisme p:𝔛→𝐏k0Np\colon\mathfrak{X}\rightarrow\mathbf{P}^{N}_{k^{0}} tel que p∗​𝒪​(1)p^{*}\mathscr{O}(1) soit isomorphe à 𝔏⊗d\mathfrak{L}^{\otimes d}. Cela prouve que la métrique sur L⊗dL^{\otimes d} déduite de la métrique formelle de LL est l’image réciproque par pp de la métrique de Weil sur 𝒪⁡(1)\mathscr{O}(1). Le lemme en résulte. ∎

\coroname 6.3.5.

Soit XX une kk-variété projective, soit L¯\bar{L} un fibré en droites sur XX muni d’une métrique formelle. Alors L¯\bar{L} est approchable.

Démonstration.

Soit (𝔛,𝔏)(\mathfrak{X},\mathfrak{L}) un modèle formel de (X,L)(X,L) induisant la métrique formelle donnée de L¯\bar{L}. Comme XX possède un modèle formel qui est projectif, on peut supposer que 𝔛\mathfrak{X} est projectif sur k0k^{0}. Il résulte alors du théorème de comparaison géométrie algébrique/géométrie formelle (théorème 2.13.8 de [1]) que 𝔏\mathfrak{L} est un fibré en droites algébrique sur 𝔛\mathfrak{X}. Dans ces conditions, il existe deux fibrés en droites amples 𝔏1\mathfrak{L}_{1} et 𝔏2\mathfrak{L}_{2} sur 𝔛\mathfrak{X} tels que 𝔏≃𝔏1⊗𝔏2−1\mathfrak{L}\simeq\mathfrak{L}_{1}\otimes\mathfrak{L}_{2}^{-1}. Pour i∈{1,2}i\in\{1,2\}, soit L¯i\bar{L}_{i} la fibre générique de 𝔏i\mathfrak{L}_{i}, muni de sa métrique formelle canonique  ; c’est une métrique psh-approchable. L’isomorphisme 𝔏≃𝔏1⊗𝔏2−1\mathfrak{L}\simeq\mathfrak{L}_{1}\otimes\mathfrak{L}_{2}^{-1} induit un isomorphisme L≃L1⊗L2−1L\simeq L_{1}\otimes L_{2}^{-1}. C’est même une isométrie, d’où le corollaire. ∎

6.4 Courant de courbure d’un fibré métrisé

6.4.1

Soit XX un espace kk-analytique sans bord purement de dimension nn et soit L¯\bar{L} la donnée d’un fibré en droites LL sur XX muni d’une métrique continue. Soit UU un ouvert de XX sur lequel LL admet une section inversible ss. La fonction log⁡∥s∥−1\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} est alors continue sur UU. Soit c(U,s)c_{(U,s)} le (1,1)(1,1)-courant sur UU égal à d′⁡d′′⁡log⁡∥s∥−1\mathop{\mathrm{d^{\prime}}}\mathop{\mathrm{d}^{\prime\prime}}\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} ; si la métrique de LL est lisse, c(U,s)c_{(U,s)} est une (1,1)(1,1)-forme lisse. Comme d′​d′′⁡log⁡|h|=0\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\log\mathopen{|}{h}\mathclose{|}=0, pour toute fonction inversible hh sur UU, le courant c(U,s)c_{(U,s)} (la forme c(U,s)c_{(U,s)} dans le cas lisse) ne dépend pas du choix de ss et peut donc être noté cUc_{U}. Si V⊂UV\subset U alors cU|V=cVc_{U}|_{V}=c_{V}. Il s’ensuit que lorsque UU parcourt l’ensemble des ouverts de XX sur lesquels UU admet une section inversible (ouverts qui recouvrent XX), les courants cUc_{U} se recollent en un (1,1)(1,1)-courant sur XX que l’on notera c1​(L¯)c_{1}(\bar{L}).

Si la métrique de LL est lisse, il s’agit d’une forme lisse.

6.4.2

Soit UU un ouvert de XX et soit ss une section méromorphe régulière de LL sur UU. Il résulte de la la formule de Poincaré–Lelong que la fonction log⁡∥s∥−1\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} définit un courant sur UU et que d′​d′′⁡[log⁡∥s∥−1]+δdiv⁡(s)=c1​(L¯)|U\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}[\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1}]+\delta_{\operatorname{div}(s)}=c_{1}(\bar{L})|_{U}.

\propname 6.4.3.

Soit XX une kk-variété algébrique propre, purement de dimension nn. Soit L¯1,…,L¯n\bar{L}_{1},\ldots,\bar{L}_{n} une famille de fibrés en droites munis de métriques lisses sur XanX^{\mathrm{an}}. On a

∫Xanc1​(L¯1)∧⋯∧c1​(L¯n)=(c1​(L1)​…​c1​(Ln)∩[X]).\int_{X^{\mathrm{an}}}c_{1}(\bar{L}_{1})\wedge\dots\wedge c_{1}(\bar{L}_{n})=(c_{1}(L_{1})\dots c_{1}(L_{n})\cap[X]).

Comme XX est propre, les fibrés en droites analytiques LiL_{i} sont algébriques ([7], théorèmes 3.4.1 et 3.5.1). Le membre de droite de cette dernière formule est le degré du 0-cycle sur kk obtenu en coupant successivement la classe fondamentale [X][X] de XX par les premières classes de Chern c1​(L1),…,c1​(Ln)c_{1}(L_{1}),\dots,c_{1}(L_{n}) des fibrés en droites LiL_{i} puis en le projetant sur Spec⁡(k)\operatorname{Spec}(k) par le morphisme structural X→Spec⁡(k)X\rightarrow\operatorname{Spec}(k).

Démonstration.

La proposition se démontre par récurrence sur nn. Soit ss une section méromorphe régulière de LnL_{n}. Alors, log⁡∥s∥\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|} est un courant sur XX et l’on a la formule de Poincaré–Lelong

d′​d′′⁡[log⁡∥s∥−1]+δdiv⁡(s)=c1​(L¯n).\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}[\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1}]+\delta_{\operatorname{div}(s)}=c_{1}(\bar{L}_{n}).

Notons α\alpha la forme lisse c1​(L¯1)​…​c1​(L¯n−1)c_{1}(\bar{L}_{1})\dots c_{1}(\bar{L}_{n-1}), et appliquons-lui cette égalité de courants. Il vient

⟨[log⁡∥s∥−1],d′​d′′⁡α⟩+∫div⁡(s)α=∫Xc1​(L¯1)​…​c1​(L¯n).\langle[\log\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1}],\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha\rangle+\int_{\operatorname{div}(s)}\alpha=\int_{X}c_{1}(\bar{L}_{1})\dots c_{1}(\bar{L}_{n}).

Par récurrence,

∫div⁡(s)α=(c1​(L1)​…​c1​(Ln−1)∩[div⁡(s)])=(c1​(L1)​…​c1​(Ln)∩[X]),\int_{\operatorname{div}(s)}\alpha=(c_{1}(L_{1})\dots c_{1}(L_{n-1})\cap[\operatorname{div}(s)])=(c_{1}(L_{1})\dots c_{1}(L_{n})\cap[X]),

par définition même de l’intersection d’une première classe de Chern avec un cycle jointe au fait que le degré d’un zéro-cycle rationnellement équivalent à zéro est nul. D’autre part, la forme α\alpha s’écrit localement

d′​d′′⁡(u1)​…​d′​d′′⁡(un−1),\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(u_{1})\dots\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(u_{n-1}),

où OPENu1,…,un−1)u_{1},\dots,u_{n-1}) sont des sections inversibles de OPENL1,…,Ln−1)L_{1},\dots,L_{n-1}). Il en résulte que d′​d′′⁡α=0\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}\alpha=0. Cela conclut la preuve de la proposition. ∎

\coroname 6.4.4.

Soit XX une kk-variété algébrique propre, purement de dimension nn. Soit L¯1,…,L¯n\bar{L}_{1},\ldots,\bar{L}_{n} une famille de fibrés en droites munis de métriques globalement approchables sur XanX^{\mathrm{an}}. La masse totale de la mesure de Monge-Ampère est calculée par la formule

∫XanMA⁡(c1​(L¯1),…,c1​(L¯n))=(c1​(L1)​…​c1​(Ln)∩[X]).\int_{X^{\mathrm{an}}}\operatorname{MA}(c_{1}(\bar{L}_{1}),\dots,c_{1}(\bar{L}_{n}))=(c_{1}(L_{1})\dots c_{1}(L_{n})\cap[X]).
Démonstration.

Par multilinéarité, il suffit de traiter le cas où les L¯j\bar{L}_{j} sont globalement psh-approchables. Pour tout ii, la métrique de L¯i\bar{L}_{i} est alors limite uniforme d’une suite (L¯i,m)(\bar{L}_{i,m}) de métriques lisses psh sur LiL_{i}. Par construction, MA⁡(c1​(L¯1),…,c1​(L¯n))\operatorname{MA}(c_{1}(\bar{L}_{1}),\dots,c_{1}(\bar{L}_{n})) est la limite des mesures positives

c1​(L¯1,m)∧⋯∧c1​(L¯n,m),c_{1}(\bar{L}_{1,m})\wedge\dots\wedge c_{1}(\bar{L}_{n,m}),

sur XanX^{\mathrm{an}}, lorsque m→∞m\rightarrow\infty. D’après la proposition 6.4.3, chacune de ces mesures est de masse

(c1​(L1)​…​c1​(Ln)∩[X]),(c_{1}(L_{1})\dots c_{1}(L_{n})\cap[X]),

d’où le corollaire puisque XanX^{\mathrm{an}} est compact. ∎

\remaname 6.4.5.

La preuve du corollaire 6.4.4 requiert que les métriques sur les fibrés en droites considérés soient non seulement localement approchables (de sorte que la mesure de Monge-Ampère existe), mais globalement approchables. Je ne sais pas si le résultat reste valable sans cette hypothèse restrictive.

Il serait intéressant de prouver que toute métrique psh continue sur une variété projective est globalement psh-approchable. Cela est vrai en analyse complexe, cf. [46], théorème 4.6.1, ou aussi [13], théorème 1.)

6.5 Préliminaires à propos de la réduction des germes

Le résultat suivant est certainement bien connu  ; nous en rappelons la preuve pour la commodité du lecteur.

\lemmname 6.5.1.

Soit 𝔛\mathfrak{X} un schéma formel plat et séparé sur k∘k^{\circ} admettant un recouvrement localement fini par des ouverts affines topologiquement de présentation finie sur k∘k^{\circ}, soit x∈𝔛ηx\in\mathfrak{X}_{\eta} et soit VV l’adhérence de π⁡(x)\pi(x) dans 𝔛s\mathfrak{X}_{s} (munie de sa structure réduite). L’ouvert quasi-compact (𝔛η,x)~\widetilde{(\mathfrak{X}_{\eta},x)} de 𝐏ℋ⁡(x)~/k~\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}} est égal à 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\}.

En particulier, xx est un point intérieur de 𝔛η\mathfrak{X}_{\eta} si et seulement si VV est propre.

Démonstration.

Remarquons qu’il résulte des hypothèses faites sur 𝔛\mathfrak{X} que VV est un k~\tilde{k}-schéma intègre de type fini. Soit (𝔘1,…,𝔘n)(\mathfrak{U}_{1},\ldots,\mathfrak{U}_{n}) une famille finie d’ouverts formels affines rencontrant VV et le recouvrant. Comme π−1​(V)\pi^{-1}(V) est un voisinage ouvert de xx dans 𝔛η\mathfrak{X}_{\eta} qui est contenu dans ⋃𝔘i,η\bigcup\mathfrak{U}_{i,\eta}, on peut remplacer 𝔛\mathfrak{X} par la réunion des 𝔘i\mathfrak{U}_{i}. Alors, (𝔛η,x)~=⋃(𝔘i,η,x)~\widetilde{(\mathfrak{X}_{\eta},x)}=\bigcup\widetilde{(\mathfrak{U}_{i,\eta},x)} et V=⋃𝔘i,s∩VV=\bigcup\mathfrak{U}_{i,s}\cap V, et il suffit de montrer l’assertion requise pour chacun des 𝔘i\mathfrak{U}_{i}. En d’autres termes, pour prouver que (𝔛η,x)~\widetilde{(\mathfrak{X}_{\eta},x)} coïncide avec 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\}, on peut supposer que 𝔛\mathfrak{X} est un schéma formel affine topologiquement de présentation finie sur k∘k^{\circ}.

Soit (f1,…,fn)(f_{1},\ldots,f_{n}) une famille génératrice de la k~\tilde{k}-algèbre 𝒪V​(V)\mathscr{O}_{V}(V). Par définition, on a (𝔛η,x)~=𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{f1,…,fn}\widetilde{(\mathfrak{X}_{\eta},x)}=\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{f_{1},\ldots,f_{n}\}. Mais ce dernier coïncide avec 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\}, d’où l’égalité voulue.

La dernière assertion du lemme s’en déduit : d’après le critère valuatif de propreté, 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\} égale 𝐏ℋ⁡(x)~/k~\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}} si et seulement si VV est propre sur k~\tilde{k}. ∎

\remaname 6.5.2.

Soit (X,x)(X,x) un germe d’espace kk-analytique, soit ff une fonction sur (X,x)(X,x) et soit (Y,x)(Y,x) un domaine analytique de (X,x)(X,x) tel que |f|=1|f|=1 sur (Y,x)(Y,x)  ; l’inclusion de (Y,x)(Y,x) dans le domaine de (X,x)(X,x) défini par l’égalité |f|=1|f|=1 implique que

(Y,y)~⊂(X,x)~∩𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{f⁡(x)~,f⁡(x)~−1}.\widetilde{(Y,y)}\subset\widetilde{(X,x)}\cap\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{\widetilde{f(x)},\widetilde{f(x)}^{-1}\}.

Par conséquent, f⁡(x)~\widetilde{f(x)} est une section inversible de 𝒪𝐏ℋ⁡(x)~/k~​((Y,y)~)\mathscr{O}_{\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}}(\widetilde{(Y,y)}).

6.5.3

Soit XX un espace kk-analytique XX et soit x∈Xx\in X. On notera 𝒪X,x♯\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp} le sous-anneau de 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} formé des fonctions ff telles que |f⁡(x)|≤1\mathopen{|}{f(x)}\mathclose{|}\leq 1  ; on dispose d’une flèche naturelle f↦f⁡(x)~f\mapsto\widetilde{f(x)} de 𝒪X,x♯\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp} vers ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}. Si l’image de 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x) est dense, ce qui est par exemple le cas si (X,x)(X,x) est bon, ou plus généralement s’il s’identifie à un domaine analytique d’un bon germe, alors 𝒪X,x♯→ℋ⁡(x)~\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}\to\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} est surjective.

Soit n∈𝐍n\in\mathbf{N}. On dispose d’une flèche naturelle g↦g⁡(x)~g\mapsto\widetilde{g(x)} de GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}) dans GLn⁡(ℋ⁡(x)~)\operatorname{GL}_{n}(\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}), qui est là encore surjective si l’image de 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x) est dense.

Soit (Y,x)(Y,x) un domaine analytique relativement strict de (X,x)(X,x) et soit ff (resp. gg) appartenant à 𝒪X,x♯\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp} (resp. GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp})). Il résulte de la remarque 6.5.2 que les assertions suivantes sont équivalentes :

  1. i)

    La restriction de ff (resp. gg) à (Y,x)(Y,x) appartient à OX∘​(Y,x)O_{X}^{\circ}(Y,x) (resp. GLn∘⁡(Y,x)\operatorname{GL}_{n}^{\circ}(Y,x))  ;

  2. ii)

    L’élément f⁡(x)~\widetilde{f(x)} (resp. g⁡(x)~\widetilde{g(x)}) de ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} (resp. de GLn⁡(ℋ⁡(x)~)\operatorname{GL}_{n}(\widetilde{{\mathscr{H}}(x)})) appartient à 𝒪(X,x)~​(OPENY,x)~CLOSE\mathscr{O}_{\widetilde{(X,x)}}(\widetilde{Y,x)} (resp. à GLn⁡(Y,x)~\operatorname{GL}_{n}\widetilde{(Y,x)}).

6.5.4 Réduction de cocycles

Soit XX un espace kk-analytique, soit x∈Xx\in X et soit ((,,,))((X_{\alpha},x)) un G-recouvrement fini et relativement strict de (X,x)(X,x). Soit (gα​β)(g_{\alpha\beta}) un cocycle sur (X,x)G(X,x)_{\text{G}}, à coefficients dans GLn∘\operatorname{GL}_{n}^{\circ}, et subordonné au recouvrement ((,,,))((X_{\alpha},x)). La famille des gα,β​(x)~\widetilde{g_{\alpha,\beta}(x)} constitue un cocycle sur (X,x)~\widetilde{(X,x)}, à coeffficients dans GLn\operatorname{GL}_{n}, et subordonné au recouvrement (OPEN(Xα),x)~CLOSE(\widetilde{(X_{\alpha}),x)}. Cette construction est compatible aux raffinements de recouvrement  ; et si les cocycles (gα,β)(g_{\alpha,\beta}) et (gα,β′)(g^{\prime}_{\alpha,\beta}) sont cohomologues via une cochaîne (cα)(c_{\alpha}), alors gα,β​(x)~\widetilde{g_{\alpha,\beta}(x)} et gα,β′​(x)~\widetilde{g^{\prime}_{\alpha,\beta}(x)} sont cohomologues via cα​(x)~\widetilde{c_{\alpha}(x)}.

6.5.5 Réduction et relèvement de cocycle

Soit XX un espace kk-analytique et soit x∈Xx\in X tel que 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} soit d’image dense dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x). Soit (Y,x)(Y,x) un domaine analytique de (X,x)(X,x) relativement strict. Soit n≥0n\geq 0.

A) Soit 𝖠\mathsf{A} un ensemble fini et soit (γα,β)(α,β)∈𝖠2(\gamma_{\alpha,\beta})_{(\alpha,\beta)\in\mathsf{A}^{2}} une famille d’éléments de GLn⁡(ℋ⁡(x)~)\operatorname{GL}_{n}(\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}) satisfaisant les relations de cocycle. Fixons α0\alpha_{0}, et choisissons pour tout β\beta un relèvement gα0,βg_{\alpha_{0},\beta} de γα0,β\gamma_{\alpha_{0},\beta} dans GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}). La famille (gα0,β)β(g_{\alpha_{0},\beta})_{\beta} se prolonge d’une unique manière en une famille (gα,β)α,β(g_{\alpha,\beta})_{\alpha,\beta} qui satisfait les relations de cocycles. Par construction, celle-ci relève (γα,β)(\gamma_{\alpha,\beta}). Pour tout (α,β)(\alpha,\beta), la matrice gα,βg_{\alpha,\beta} appartient à GLn∘⁡(Y,x)\operatorname{GL}_{n}^{\circ}(Y,x) si et seulement si γβ,α\gamma_{\beta,\alpha} appartient à GLn⁡(Y,x)~\operatorname{GL}_{n}\widetilde{(Y,x)}.

B) Soit (gα,β′)(g^{\prime}_{\alpha,\beta}) un cocycle à coefficients dans GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}) se réduisant en un cocycle (γα,β′)(\gamma^{\prime}_{\alpha,\beta}) d’éléments de GLn⁡(ℋ⁡(x)~)\operatorname{GL}_{n}(\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}). Supposons que (γα,β′)(\gamma^{\prime}_{\alpha,\beta}) est cohomologue à (γα,β)(\gamma_{\alpha,\beta}) via une cochaîne (δα)(\delta_{\alpha}). Fixons α0\alpha_{0}, et choisissons dα0∈GLn⁡(𝒪X,x♯)d_{\alpha_{0}}\in\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}) qui relève δα0\delta_{\alpha_{0}}, et posons dβ=gα0,β−1​dα0​gα0,β′d_{\beta}=g_{\alpha_{0},\beta}^{-1}d_{\alpha_{0}}g^{\prime}_{\alpha_{0},\beta}  ; la cochaîne (dα)(d_{\alpha}) relève alors (δα)(\delta_{\alpha}), et les cocycles (gα,β)(g_{\alpha,\beta}) et (gα,β′)(g^{\prime}_{\alpha,\beta}) sont cohomologues via (δα)(\delta_{\alpha}). Pour tout α\alpha, la matrice dαd_{\alpha} appartient à GLn∘⁡(Y,x)\operatorname{GL}_{n}^{\circ}(Y,x) si et seulement si δα\delta_{\alpha} appartient à GLn⁡(Y,x)~\operatorname{GL}_{n}\widetilde{(Y,x)}.

C) Soit (vα)(v_{\alpha}) une cochaîne à coefficients dans ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} telle que vβ=γα,β​gαv_{\beta}=\gamma_{\alpha,\beta}g_{\alpha} pour tout (α,β)(\alpha,\beta). Fixons α0\alpha_{0}, choisissons un relevé wα0w_{\alpha_{0}} de vα0v_{\alpha_{0}} dans (𝒪X,x♯)n(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp})^{n}, et posons wβ=gα0,β​vα0w_{\beta}=g_{\alpha_{0},\beta}v_{\alpha_{0}} pour tout β\beta  ; la cochaîne (wα)(w_{\alpha}) relève alors (vα)(v_{\alpha}) et l’on a wβ=gα,β​wαw_{\beta}=g_{\alpha,\beta}w_{\alpha} pour tout (α,β)(\alpha,\beta). Pour tout α\alpha, le vecteur wαw_{\alpha} appartient à 𝒪X∘​(Y,x)n\mathscr{O}_{X}^{\circ}(Y,x)^{n} si et seulement si vαv_{\alpha} appartient à 𝒪(X,x)~​(Y,x)~n\mathscr{O}_{\widetilde{(X,x)}}\widetilde{(Y,x)}^{n}.

6.6 Fibré résiduel d’un fibré PL

6.6.1

Soit E¯\bar{E} un fibré vectoriel PL sur un germe (X,x)(X,x).

Choisissons un G-recouvrement fini et relativement strict ((,,,))((X_{\alpha},x)) qui déploie E¯\bar{E}. Par le procédé de réduction des cocycles décrit au paragraphe (6.5.4), on définit un fibré vectoriel sur (X,x)~\widetilde{(X,x)}, déployé par OPEN((Xα,x)~))(\widetilde{(X_{\alpha},x)})). Il est, à isomorphisme canonique près, indépendant du recouvrement ((,,,))((X_{\alpha},x)) et du cocycle utilisé. On le notera 𝖤⁡(x)\mathsf{E}(x), ou plus simplement 𝖤\mathsf{E}. On dit que c’est le fibré résiduel de E¯\bar{E} en xx

La formation du fibré résiduel commute aux constructions de l’algèbre linéaire : somme directe, produit tensoriel,…

6.6.2 Liens entre un fibré métrisé PL{\rm PL} et son fibré résiduel

Soit XX un espace kk-analytique, soit E¯\bar{E} un fibré métrisé PL sur XX et soit xx un point de XX.

Pour tout domaine analytique (Y,x)(Y,x) de (X,x)(X,x), on note E¯∘​(Y,x)\bar{E}^{\circ}(Y,x) le sous-module de E¯​(Y,x)\bar{E}(Y,x) formé des sections dont la norme est partout majorée par 11 et E♭​(Y,x)E^{\flat}(Y,x) le quotient de E¯∘​(Y,x)\bar{E}^{\circ}(Y,x) par le sous-groupe des sections dont la norme en xx est strictement majorée par 1.

On suppose que 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) est d’image dense et que le fibré vectoriel EE (sans métrique) est trivialisable au voisinage de xx. Notons que ces deux conditions sont toujours satisfaites dès que le germe (X,x)(X,x) est bon.

Fixons une base 𝔟\mathfrak{b} de EE au voisinage de xx. Soit (Xα,x)(X_{\alpha},x) un G-recouvrement fini de (X,x)(X,x) déployant E¯\bar{E}. Pour tout α\alpha, il existe une base orthonormée 𝔟α{\mathfrak{b}}_{\alpha} de E¯\bar{E} sur (Xα,x)(X_{\alpha},x)  ; soit (gα,β)(g_{\alpha,\beta}) le cocycle sur (X,x)G(X,x)_{\mathrm{G}}, à coefficients dans GLn∘\operatorname{GL}_{n}^{\circ} défini par la famille (𝔟α)(\mathfrak{b}_{\alpha}).

Par densité de l’image de 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x) et par trivialité du fibré vectoriel EE au voisinage de xx, on peut supposer que l’élément de GLn0⁡(Xα,x)\operatorname{GL}_{n}^{0}(X_{\alpha},x) qui envoie 𝔟\mathfrak{b} sur 𝔟α\mathfrak{b}_{\alpha} appartient à GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp})  ; dans ce cas chacun des gα,βg_{\alpha,\beta} appartient à GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}).

Soit E¯′\bar{E}^{\prime} un fibré métrisé PL sur XX tel que E′E^{\prime} soit trivialisable au voisinage de xx. Il peut lui-aussi être défini par un cocycle constitué de matrices appartenant à GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}). Il résulte alors de 6.5.5, B) que les fibrés résiduels 𝖤{\mathsf{E}} et 𝖤′\mathsf{E}^{\prime} de E¯\bar{E} et E¯′\bar{E}^{\prime} en xx sont isomorphes si et seulement si les fibrés métrisés E¯\bar{E} et E¯′\bar{E}^{\prime} sont isomorphes au voisinage de xx. En particulier, E¯\bar{E} est trivial au voisinage de xx si et seulement si le fibré résiduel 𝖤{\mathsf{E}} de E¯\bar{E} en xx est trivial.

6.6.3 Sections du fibré résiduel

Conservons les notations et hypothèses précédentes. Soit (γα,β)(\gamma_{\alpha,\beta}) la réduction du cocycle (gα,β)(g_{\alpha,\beta}). Soit ee une section de E¯∘\bar{E}^{\circ} sur (X,x)(X,x). Elle consiste en la donnée d’une famille (wα)(w_{\alpha}), où wα∈𝒪Xα,x∘w_{\alpha}\in\mathscr{O}_{X_{\alpha},x}^{\circ} pour tout α\alpha, et où wβ=gα,β​wαw_{\beta}=g_{\alpha,\beta}w_{\alpha} pour tout (α,β)(\alpha,\beta).

Par réduction, cette famille donne lieu à une famille (vα)(v_{\alpha}), où le vecteur vαv_{\alpha} appartient à 𝒪(X,x)~​(Xα,x~)\mathscr{O}_{\widetilde{(X,x)}}(\widetilde{X_{\alpha},x}) pour tout α\alpha et où vβ=vα​γα,βv_{\beta}=v_{\alpha}\gamma_{\alpha,\beta} pour tout (α,β)(\alpha,\beta). Elle définit donc une section sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} du fibré résiduel 𝖤{\mathsf{E}} ; elle ne dépend que de ee et on la note e~​(x)\tilde{e}(x) ou e~\tilde{e} ; c’est la réduction de ee en xx. Il résulte de la construction que si ee et e′e^{\prime} sont deux sections de E¯∘\bar{E}^{\circ} sur (X,x)(X,x) alors e~=e′~\tilde{e}=\tilde{e^{\prime}} si et seulement si ∥(e−e′)​(x)∥<1\mathopen{\|}{(e-e^{\prime})(x)}\mathclose{\|}<1. Par conséquent, l’application e↦e~e\mapsto\tilde{e} induit une injection E¯♭​(X,x)↪𝖤⁡(OPENX,x)~)\bar{E}^{\flat}(X,x)\hookrightarrow{\mathsf{E}}(\widetilde{X,x)}).

En vertu de 6.5.5, C), cette injection est surjective, d’où un isomorphisme 𝖤♭​(X,x)≃𝖤⁡(X,x~)\mathsf{E}^{\flat}(X,x)\simeq{\mathsf{E}}(\widetilde{X,x}).

\lemmname 6.6.4.

Une famille (e1,…,en)(e_{1},\ldots,e_{n}) de sections de E¯∘\bar{E}^{\circ} sur (X,x)(X,x) est une base orthonormée de E¯\bar{E} si et seulement si leurs réductions e~i\tilde{e}_{i} en xx forment une base des sections globales du fibré résiduel 𝖤{\mathsf{E}} de E¯\bar{E} en xx.

Démonstration.

L’énoncé à prouver étant G-local sur (X,x)(X,x), on peut supposer que le fibré métrisé E¯\bar{E} est trivial, c’est-à-dire égal à 𝒪Xn\mathscr{O}_{X}^{n} avec sa métrique standard. Dans ce cas 𝖤≃𝒪(X,x)~n{\mathsf{E}}\simeq\mathscr{O}_{\widetilde{(X,x)}}^{n}. La famille (e1,…,en)(e_{1},\ldots,e_{n}) correspond alors à une matrice g∈Mn⁡(𝒪X∘​(X,x))g\in\operatorname{M}_{n}(\mathscr{O}_{X}^{\circ}(X,x)) et la famille (e1~,…,en~)(\tilde{e_{1}},\ldots,\tilde{e_{n}}) à la matrice réduite g~​(x)∈Mn⁡(𝒪(X,x)~​(X,x~))\tilde{g}(x)\in\operatorname{M}_{n}(\mathscr{O}_{\widetilde{(X,x)}}(\widetilde{X,x})). La famille (e1,…,en)(e_{1},\ldots,e_{n}) est une base orthonormée de E¯\bar{E} si et seulement si |detg|=1\mathopen{|}{\det g}\mathclose{|}=1 sur (X,x)(X,x). Cela revient à demander que detg~\det\tilde{g} soit une fonction inversible sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} et donc que (e1~,…,en~)(\tilde{e_{1}},\ldots,\tilde{e_{n}}) soit une base de 𝖤{\mathsf{E}}, comme annoncé. ∎

6.6.5 Fibré métrisé PL de fibré résiduel prescrit

Soit 𝖥\mathsf{F} un fibré vectoriel sur (X,x)~\widetilde{(X,x)}  ; choisissons un cocycle (γα,β)(\gamma_{\alpha,\beta}) qui définit 𝖥\mathsf{F}. En vertu de 6.5.5, A), ce cocycle se relève en un cocycle (gα,β)(g_{\alpha,\beta}) sur (X,x)G(X,x)_{\text{G}}, à coefficients dans GLn∘\operatorname{GL}_{n}^{\circ} tel que gα,βg_{\alpha,\beta} appartienne à GLn⁡(𝒪X,x♯)\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}) pour tout (α,β)(\alpha,\beta). Soit E¯\bar{E} le fibré métrisé PL défini par le cocycle (gα,β)(g_{\alpha,\beta}) sur (X,x)(X,x). Le fibré EE possède une base au voisinage de xx : il suffit pour le voir de fixer α0\alpha_{0} et de considérer la cochaîne valant (gα0,β)(g_{\alpha_{0},\beta}) sur (Xβ,x)(X_{\beta},x). Par construction, 𝖤⁡(x)=𝖥{\mathsf{E}}(x)=\mathsf{F}.

6.6.6

Résumons : soit XX un espace kk-analytique et soit xx un point de XX. Supposons que 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) soit d’image dense. Alors, E¯↦𝖤\bar{E}\mapsto{\mathsf{E}} induit une bijection entre l’ensemble des classes d’isomorphie de fibrés métrisés PL de rang nn sur (X,x)(X,x) dont les fibrés sous-jacents sont triviaux et l’ensemble des classes d’isomorphie de fibrés vectoriels de rang nn sur (X,x)~\widetilde{(X,x)}.

6.6.7 Fonctorialité des constructions

Soit (X,x)(X,x) un germe d’espace analytique et soit E¯\bar{E} un fibré métrisé PL sur (X,x)(X,x). Soit φ:(Y,y)→(X,x)\varphi\colon(Y,y)\to(X,x) un morphisme de germes. L’image réciproque F¯=φ∗​E¯\bar{F}=\varphi^{*}\bar{E} est un fibré métrisé PL sur (Y,y)(Y,y). Il résulte immédiatement de nos constructions que 𝖥⁡(y)\mathsf{F}(y) est l’image réciproque de 𝖤⁡(x){\mathsf{E}}(x) par le morphisme naturel d’espaces localement annelés (Y,y)~→(X,x)~\widetilde{(Y,y)}\to\widetilde{(X,x)}.

Notons deux cas particuliers importants :

  • —

    Si (Y,x)(Y,x) est un domaine analytique fermé de (X,x)(X,x), 𝖥⁡(x)\mathsf{F}(x) est la restriction de 𝖤⁡(x)\mathsf{E}(x) à l’ouvert (Y,x)~\widetilde{(Y,x)} de (X,x)~\widetilde{(X,x)} ;

  • —

    Si (Y,x)(Y,x) est un fermé de Zariski de (X,x)(X,x), (Y,x)~=(X,x)~\widetilde{(Y,x)}=\widetilde{(X,x)}) et 𝖥⁡(x)=𝖤⁡(x)\mathsf{F}(x)=\mathsf{E}(x).

\exemname 6.6.8 (Le cas d’un fibré formel).

Soient XX un espace kk-analytique et EE un fibré vectoriel sur XX. Munisons-le de la métrique formelle associée à un modèle (𝔛,𝔈)(\mathfrak{X},\mathfrak{E}). Soit x∈Xx\in X et soit VV la k~\tilde{k}-variété {π⁡(x)}¯\overline{\{\pi(x)\}} (munie de sa structure réduite)  ; le lemme 6.5.1 assure que (X,x)~=𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\widetilde{(X,x)}=\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\}.

Le couple (V,𝔈|V)(V,\mathfrak{E}|_{V}) est un prémodèle de 𝖤⁡(x){\mathsf{E}}(x). Pour le voir, on choisit une famille finie (𝔘i)(\mathfrak{U}_{i}) d’ouverts affines formels de 𝔛\mathfrak{X} qui rencontrent VV, le recouvrent et tels que sur chacun des 𝔘i\mathfrak{U}_{i}, le fibré 𝔈\mathfrak{E} possède une base eie_{i} . Remarquons que x∈𝔘i,ηx\in\mathfrak{U}_{i,\eta} pour tout ii (puisque chacun des 𝔘i\mathfrak{U}_{i} contient le point générique de VV) et que les (𝔘i,η,x)(\mathfrak{U}_{i,\eta},x) recouvrent le germe (X,x)(X,x) : cela provient du fait que la réunion des 𝔘i,η\mathfrak{U}_{i,\eta} contient π−1​(V)\pi^{-1}(V), qui est un voisinage ouvert de xx.

Pour tout ii, notons UiU_{i} l’ouvert affine 𝔘i∩V\mathfrak{U}_{i}\cap V de VV. Pour tout couple (i,j)(i,j), il existe une matrice inversible Ai​jA_{ij} sur 𝔘i∩𝔘j\mathfrak{U}_{i}\cap\mathfrak{U}_{j} telle que ei=Ai​j​eje_{i}=A_{ij}e_{j}. Notons gi​jg_{ij} sa restriction à Ui∩UjU_{i}\cap U_{j} ; le fibré 𝔈|V\mathfrak{E}|_{V} est défini par le cocycle (gi​j)(g_{ij}).

On peut voir chacune des Ai​jA_{ij} comme une matrice analytique de norme ≤1\leq 1, ainsi que son inverse, sur 𝔘i,η∩𝔘j,η\mathfrak{U}_{i,\eta}\cap\mathfrak{U}_{j,\eta}. On a alors Ai​j​(x)~=gi​j\widetilde{A_{ij}(x)}=g_{ij}, à condition de voir la matrice gi​jg_{ij} comme une matrice à coefficients dans le corps k~​(V)=k~​(π​(x))⊂ℋ⁡(x)~\tilde{k}(V)=\tilde{k}(\pi(x))\subset\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}.

Il resulte alors de la définition du fibré résiduel que 𝖤⁡(x){\mathsf{E}}(x) est induit par le cocycle (gi,j)(g_{i,j}).

En vertu du lemme 6.5.1, (𝔘i,η,x)~\widetilde{(\mathfrak{U}_{i,\eta},x)} est égal à 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{Ui}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{U_{i}\} pour tout ii  ; par conséquent, l’image réciproque de 𝔈|V\mathfrak{E}|_{V} sur (X,x)~=𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{V}\widetilde{(X,x)}=\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{V\} coïncide avec 𝖤⁡(x){\mathsf{E}}(x), ce qu’on souhaitait établir.

\exemname 6.6.9 (Fibré sur une variété propre en valuation triviale).

Supposons que |k×|={1}|k^{\times}|=\{1\}, soit XX une kk-variété algébrique et soit EE un fibré vectoriel sur XX  ; notons EanE^{\text{an}} le fibré vectoriel sur XanX^{\text{an}} déduit de EE. On peut voir la variété XX comme un schéma formel localement topologiquement de type fini 𝔛\mathfrak{X} sur k∘=kk^{\circ}=k et EE comme un fibré vectoriel formel 𝔈\mathfrak{E} sur 𝔛\mathfrak{X}.

Supposons de plus que XX soit propre. On dispose alors d’isomorphismes canoniques

𝔛η≃Xan​et​𝔈η≃Ean.\mathfrak{X}_{\eta}\simeq X^{\text{an}}\;\text{et}\;\mathfrak{E}_{\eta}\simeq E^{\text{an}}.

Par conséquent, EanE^{\text{an}} hérite d’une métrique PL naturelle. Si xx est un point de Xan≃𝔛ηX^{\text{an}}\simeq\mathfrak{X}_{\eta} et si 𝐱\bf x désigne son image sur X≃𝔛sX\simeq\mathfrak{X}_{s} alors ({𝐱}¯,𝐄|{𝐱}¯)(\overline{\{\bf x\}},E|_{\overline{\{\bf x\}}}) est un prémodèle de Ean~​(x)\widetilde{E^{\text{an}}}(x) (où {𝐱}¯\overline{\{\bf x\}} est muni de sa structure réduite).

Notons un cas particulier important : si XX est intègre, si ξ\xi désigne son point générique, et si l’on note xx le point de XanX^{\text{an}} correspondant à la flèche Spec(k(ξ),|.|0)→X\operatorname{Spec}(k(\xi),|.|_{0})\to X, alors (X,E)(X,E) est un modèle du fibré résiduel de Ean¯\overline{E^{\text{an}}} en xx.

6.7 Variation de la dimension de définition simultanée d’une famille de fibrés métrisés PL

6.7.1

Soit (E¯i)(\bar{E}_{i}) une famille finie de fibrés métrisés PL sur un espace kk-analytique XX équidimensionnel. Supposons que pour tout x∈Xx\in X l’application 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) est d’image dense, et que les fibrés vectoriels EiE_{i} sont localement triviaux sur XX.

\definame 6.7.2.

Soit x∈Xx\in X. La dimension de définition simultanée des E¯i\bar{E}_{i} en xx est le plus petit entier dd tel qu’il existe une k~\tilde{k}-variété algébrique propre VV de dimension dd et une famille (Mi)(M_{i}) de fibrés vectoriels sur WW telles que tout ii, (V,Mi)(V,M_{i}) un prémodèle de 𝖤i​(x){\mathsf{E}_{i}}(x).

Bien sûr, cette dimension de définition est inférieure ou égale au degré de transcendance de ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} sur k~\tilde{k}.

\propname 6.7.3.

Soit XX un espace kk-analytique purement de dimension nn. Supposons que pour tout x∈Xx\in X, l’application 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) est d’image dense. Soit (E¯i)(\bar{E}_{i}) une famille finie de fibrés vectoriels métrisés PL sur XX, localement triviaux sur XX. L’ensemble des points xx de XX en lesquels la dimension de définition simultanée des E¯i\bar{E}_{i} soit égale à nn est fermé et discret.

Démonstration.

Il suffit de prouver que tout point de XX possède un voisinage sur lequel la trace de cet ensemble est finie.

Soit x∈Xx\in X. Il existe un G-recouvrement fini et relativement strict ((,,,))((X_{\alpha},x)) de (X,x)(X,x) qui trivialise chacun des E¯i\bar{E}_{i}. Pour tout ii, le fibré métrisé E¯i\bar{E}_{i} peut être défini, au voisinage de xx, par un cocycle (gα,β(i))(g_{\alpha,\beta}^{(i)}), subordonné à ((,,,))((X_{\alpha},x)), avec gα,β(i)∈GLn⁡(𝒪X,x♯)g_{\alpha,\beta}^{(i)}\in\operatorname{GL}_{n}(\mathscr{O}_{X,x}^{\sharp}) pour tout (i,α,β)(i,\alpha,\beta). Quitte à raffiner ce recouvrement, on peut supposer que chacun des (Xα,x)~\widetilde{(X_{\alpha},x)} est de la forme 𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{fα​,1,…,fα,nα}\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{f_{\alpha,1},\ldots,f_{\alpha,n_{\alpha}}\} pour une certaine famille (fα,j)(f_{\alpha,j}) d’éléments de ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}. En renumérotant l’ensemble de toutes les fonctions fα,jf_{\alpha,j} et en raffinant encore, on peut ensuite supposer qu’il existe une famille finie (fj)(f_{j}) d’éléments de ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}, et, pour tout couple (j,α)(j,\alpha), un exposant ϵj,α∈{1,−1}\epsilon_{j,\alpha}\in\{1,-1\} tels que (Xα,x)~=𝐏ℋ⁡(x)~/k~​{fiϵj,α}j\widetilde{(X_{\alpha},x)}=\mathbf{P}_{\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}/\tilde{k}}\{f_{i}^{\epsilon_{j,\alpha}}\}_{j} pour tout α\alpha. Relevons chacune des fjf_{j} en une fonction analytique inversible hjh_{j} sur (X,x)(X,x).

Soit VV un voisinage analytique compact de xx possédant les propriétés suivantes :

  • —

    les hjh_{j} sont définies et inversibles sur VV ;

  • —

    si l’on note VαV_{\alpha} le domaine analytique de VV défini par la conjonction des conditions |hj|ϵj,α≤1\mathopen{|}{h_{j}}\mathclose{|}^{\epsilon_{j,\alpha}}\leq 1 alors les VαV_{\alpha} sont affinoïdes et recouvrent VV  ;

  • —

    chacune des gα,β(i)g_{\alpha,\beta}^{(i)} appartient à GLn⁡(V)\operatorname{GL}_{n}(V), sa restriction à Vα∩VβV_{\alpha}\cap V_{\beta} appartient à GLn∘⁡(Vα∩Vβ)\operatorname{GL}_{n}^{\circ}(V_{\alpha}\cap V_{\beta}), et E¯i|V\bar{E}_{i}|_{V} est défini par le cocycle (gα,β(i))(g_{\alpha,\beta}^{(i)}).

Pour tout α\alpha, on note 𝒜α\mathscr{A}_{\alpha} l’algèbre des fonctions analytiques sur VαV_{\alpha} ; pour tout couple (α,β)(\alpha,\beta), on note 𝒜α,β\mathscr{A}_{\alpha,\beta} l’algèbre des fonctions kk-analytiques sur Vα∩VβV_{\alpha}\cap V_{\beta}.

Soit y∈Vy\in V. Soient α\alpha et β\beta deux indices tels que y∈Vα∩Vβy\in V_{\alpha}\cap V_{\beta}. Soient λα​(y)\lambda_{\alpha}(y), λβ​(y)\lambda_{\beta}(y) et λα,β​(y)\lambda_{\alpha,\beta}(y) les corps résiduels des images respectives de yy sur Spec⁡(𝒜α~)\operatorname{Spec}(\tilde{\mathscr{A}_{\alpha}}), Spec⁡(𝒜β~)\operatorname{Spec}(\tilde{\mathscr{A}_{\beta}}) et Spec⁡(𝒜α,β~)\operatorname{Spec}(\tilde{\mathscr{A}_{\alpha,\beta}}). En vertu de nos hypothèses, Vα∩VβV_{\alpha}\cap V_{\beta} est défini en tant que sous-ensemble de VαV_{\alpha} par une conjonctions de conditions de la forme |g|=1\mathopen{|}{g}\mathclose{|}=1 où gg est une fonction analytique dont la norme sur VαV_{\alpha} est majorée par 1. D’après la proposition 3.1 (ii) de [53], l’injection canonique λα​(y)↪λα,β​(y)\lambda_{\alpha}(y)\hookrightarrow\lambda_{\alpha,\beta}(y) est un isomorphisme. Pour la même raison, λβ​(y)↪λα,β​(y)\lambda_{\beta}(y)\hookrightarrow\lambda_{\alpha,\beta}(y) est un isomorphisme. On dispose donc d’une extension de type fini λ⁡(y)\lambda(y) de k~\tilde{k}, canoniquement identifiée à λα​(y)\lambda_{\alpha}(y) pour tout α\alpha tel que y∈Vαy\in V_{\alpha}, et à λα,β​(y)\lambda_{\alpha,\beta}(y) dès que y∈Vα∩Vβy\in V_{\alpha}\cap V_{\beta}. Le corps λ⁡(y)\lambda(y) se plonge dans ℋ⁡(y)~\widetilde{{\mathscr{H}}(y)}.

La réduction (V,y)~\widetilde{(V,y)} est réunion des (Vα,y)~\widetilde{(V_{\alpha},y)} qui sont tous, par construction, définis par des fonctions appartenant au sous-corps λ⁡(y)\lambda(y) de ℋ⁡(y)~\widetilde{{\mathscr{H}}(y)}. Pour tout indice ii, le fibré résiduel 𝖤i|V​(y){\mathsf{E}_{i}|_{V}}(y) est défini par le cocycle (gα,β(i)​(y)~)(\widetilde{g_{\alpha,\beta}^{(i)}(y)}), constitué lui aussi de fonctions appartenant à λ⁡(y)\lambda(y).

Il s’ensuit que la dimension de définition simultanée des Ei|V¯\overline{E_{i}|_{V}} en yy est majorée par le degré de transcendance de λ⁡(y)\lambda(y) sur k~\tilde{k}. Si, de plus, yy appartient à l’intérieur topologique de VV dans XX, on a 𝖤i|V​(y)=𝖤i​(y){\mathsf{E}_{i}|_{V}}(y)={\mathsf{E}_{i}}(y) pour tout ii, et la dimension de définition simultanée des E¯i\bar{E}_{i} en yy est donc inférieure ou égale au degré de transcendance de λ⁡(y)\lambda(y) sur k~\tilde{k}.

Soit Σ\Sigma l’ensemble des points yy de VV en lesquels λ⁡(y)\lambda(y) est de degré de transcendance nn sur k~\tilde{k}. Il résulte de [7], prop. 2.4.4 (dans le cas strict) et de [53], prop. 3.3 (dans le cas général) que l’ensemble Σ\Sigma est fini, d’où la proposition. ∎

6.8 Positivité résiduelle et « concavité » de la norme d’une section

6.8.1

Soit (X,x)(X,x) un germe d’espace kk-analytique et soit L¯\bar{L} un fibré en droites métrisé PL sur (X,x)(X,x). Supposons que 𝒪X,x→ℋ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}\to{\mathscr{H}}(x) est d’image dense et que le fibré en droites LL sous-jacent à L¯\bar{L} est trivialisable.

\propname 6.8.2.

Soit ss une section inversible de LL sur (X,x)(X,x). Avec les notations précédentes, les conditions suivantes sont équivalentes.

  1. 1.

    Le fibré en droites résiduel 𝖫\mathsf{L} est engendré par ses sections globales ;

  2. 2.

    Il existe une famille finie (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) d’éléments de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times} telle que ∥s∥=min⁡(|a1|,…,|am|)\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}) au voisinage de xx.

Démonstration.

Soit (s1,…,sm)(s_{1},\ldots,s_{m}) une famille de sections globales de 𝖫\mathsf{L} sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} qui l’engendre en tout point. Soit i∈{1,…,n}i\in\{1,\dots,n\}. La section sis_{i} se relève en une section tit_{i} de LL qui est inversible et de norme ≤1\leq 1 en tout point de (X,x)(X,x). Notons 𝖴i\mathsf{U}_{i} le domaine d’inversibilité de sis_{i} dans 𝖬\mathsf{M} et (Xi,x)(X_{i},x) le domaine relativement strict de (X,x)(X,x) défini par la condition ∥ti∥=1\mathopen{\|}{t_{i}}\mathclose{\|}=1  ; on a (Xi,x)~=𝖴i\widetilde{(X_{i},x)}=\mathsf{U}_{i}. Soit aussi aia_{i} l’unique élément de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times} tel que s=ai​tis=a_{i}t_{i}. On a ∥s∥≤|ai|\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}\leq\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|} pour tout ii, et ∥s∥=|ai|\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|} sur XiX_{i}. Puisque les germes (Xi,x)(X_{i},x) recouvrent (X,x)(X,x), on a donc ∥s∥=min⁡(|a1|,…,|am|)\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}).

Observons aussi que pour tout ii, le domaine (Xi,x)(X_{i},x) est le lieu de validité de la conjonction des inégalités |ai|≤|aj|\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}\leq\mathopen{|}{a_{j}}\mathclose{|}, lorsque jj parcourt {1,…,n}\{1,\dots,n\}, et que le couple (𝖫,si)(\mathsf{L},s_{i}) est défini par la cochaîne (aj​(x)/ai​(x)~)j(\widetilde{a_{j}(x)/a_{i}(x)})_{j}.

Inversement, supposons que la norme de ss soit de la forme min⁡(|a1|,…,|am|)\min(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}), où (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) est une famille finie d’éléments de 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times}. Pour tout ii, soit (Xi,x)(X_{i},x) le lieu de validité de la conjonction des inégalités |ai|≤|aj|\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}\leq\mathopen{|}{a_{j}}\mathclose{|} pour jj variable. Le fibré L¯\bar{L} peut alors être défini par le cocycle (ai/aj)(a_{i}/a_{j}), subordonné au G-recouvrement ((,,,))((X_{i},x)) de (X,x)(X,x). Pour tout ii, la cochaîne (aj​(x)/ai​(x)~)j(\widetilde{a_{j}(x)/a_{i}(x)})_{j} définit une section globale sis_{i} de 𝖫\mathsf{L} sur (X,x)~\widetilde{(X,x)} dont le lieu d’inversibilité est précisément (Xi,x)~\widetilde{(X_{i},x)}. Comme les (Xi,x)(X_{i},x) recouvrent (X,x)(X,x), leurs réductions (Xi,x)~\widetilde{(X_{i},x)} recouvrent (X,x)~\widetilde{(X,x)} et les sis_{i} engendrent 𝖫\mathsf{L}. ∎

\propname 6.8.3.

Soit XX un espace analytique compact, purement de dimension nn. Soit (a1,…,am)(a_{1},\dots,a_{m}) une famille finie de fonctions inversibles sur XX et soit f:X→𝐆mmf\colon X\rightarrow\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{m} le moment correspondant.

1) La fonction u=log⁡max⁡(|a1|−1,…,|am|−1)u=\log\max(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|}^{-1},\dots,\mathopen{|}{a_{m}}\mathclose{|}^{-1}) est globalement psh-approchable.

2) Soit xx un point intérieur de XX. Il existe alors un nombre réel positif ou nul λ\lambda tel que MA⁡(u)=λ​δx\operatorname{MA}(u)=\lambda\delta_{x} au voisinage de xx.

3) Supposons que l’on ait u⁡(x)=log⁡|ai|−1​(x)u(x)=\log\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}(x) pour i∈{1,…,p}i\in\{1,\dots,p\} et u⁡(x)>log⁡max​|ai|−1​(x)u(x)>\log\max\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}(x) sinon. Soit g:X→𝐆mpg\colon X\rightarrow\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{p} le moment donné par (a1,…,ap)(a_{1},\dots,a_{p}).

Le nombre réel λ\lambda ne dépend que du germe de polytope calibré de gtrop​(X)g_{\text{trop}}(X) en gtrop​(x)g_{\text{trop}}(x) muni de son immersion dans 𝐑p\mathbf{R}^{p}. En particulier, si la dimension tropicale de gg en xx est <n<n, on a λ=0\lambda=0.

Démonstration.

Soit hh la fonction (x1,…,xm)↦max⁡(x1,…,xm)(x_{1},\dots,x_{m})\mapsto\max(x_{1},\dots,x_{m}) sur 𝐑m\mathbf{R}^{m} ; pour tout ε>0\varepsilon>0, soit hεh_{\varepsilon} la fonction donnée par (x1,…,xm)↦ε​log⁡(∑i=1mexp⁡(xi/ε))(x_{1},\dots,x_{m})\mapsto\varepsilon\log(\sum_{i=1}^{m}\exp(x_{i}/\varepsilon)). D’après le lemme 5.7.2, hεh_{\varepsilon} est convexe et l’on a u=f∗​h=limε→0+f∗​hεu=f^{*}h=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}f^{*}h_{\varepsilon} (uniformément), d’où la première assertion.

Avec les notations de la troisième assertion, on a u=log⁡max⁡(|a1|−1,…,|ap|−1)u=\log\max(\mathopen{|}{a_{1}}\mathclose{|}^{-1},\dots,\mathopen{|}{a_{p}}\mathclose{|}^{-1}) au voisinage de xx. On peut donc supposer que p=mp=m. Soit PP le polytope ftrop​(X)f_{\text{trop}}(X) muni de son calibrage canonique μf\mu_{f} ; posons ξ=ftrop​(x)\xi=f_{\text{trop}}(x). On place l’origine de l’espace affine 𝐆m,tropp\mathbf{G}_{\mathrm{m},{\text{trop}}}^{p} au point ξ\xi ; observons en effet que pour tout η∈𝐑m\eta\in\mathbf{R}^{m},

hε​(η)=ξ+ε​h1​((η−ξ)/ε).h_{\varepsilon}(\eta)=\xi+\varepsilon h_{1}((\eta-\xi)/\varepsilon).

Soit θ\theta une fonction 𝒞∞\mathscr{C}^{\infty} sur 𝐑m\mathbf{R}^{m} et soit vv la fonction lisse f∗​θf^{*}\theta sur XX. On a donc

∫Xv​MA⁡(u)=limε→0+∫P⟨θ​d′​d′′⁡(uε)n,μf⟩.\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lim_{\varepsilon\rightarrow 0^{+}}\int_{P}\langle\theta\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(u_{\varepsilon})^{n},\mu_{f}\rangle.

Soit (𝒫)(\mathscr{P}) une décomposition cellulaire de PP adaptée à μf\mu_{f}. On a donc

∫P⟨θ​d′​d′′⁡(hε)n,μf⟩\displaystyle\int_{P}\langle\theta\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}(h_{\varepsilon})^{n},\mu_{f}\rangle =∑C∈𝒫n∫Cθ⁡(s)​⟨(d′​d′′⁡hε​(s))n,μf​(C)⟩\displaystyle=\sum_{C\in\mathscr{P}_{n}}\int_{C}\theta(s)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{\varepsilon}(s))^{n},\mu_{f}(C)\rangle
=∑C∈𝒫n∫(C−ξ)/εθ⁡(ξ+ε​s)​⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\displaystyle=\sum_{C\in\mathscr{P}_{n}}\int_{(C-\xi)/\varepsilon}\theta(\xi+\varepsilon s)\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

Si ξ\xi est un sommet de CC, le même argument que celui effectué dans la preuve du lemme 5.7.5 prouve que le terme correspondant à CC converge vers θ⁡(ξ)​λC\theta(\xi)\lambda_{C} lorsque ε→0+\varepsilon\rightarrow 0^{+}, où

λC=∫ξ+𝐑+​(C−ξ)⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\lambda_{C}=\int_{\xi+\mathbf{R}_{+}(C-\xi)}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

En revanche, si ξ∉C\xi\not\in C, cette quantité converge vers 00. Par suite, ∫P⟨θ​(d′​d′′⁡h)n,μ⟩=θ⁡(ξ)​λP\int_{P}\langle\theta(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h)^{n},\mu\rangle=\theta(\xi)\lambda_{P}, où

λP=∑C∈𝒫nξ∈C∫ξ+𝐑+​(C−ξ)⟨(d′​d′′⁡h1)n,μf​(C)⟩.\lambda_{P}=\sum_{\begin{subarray}{c}C\in\mathscr{P}_{n}\\ \xi\in C\end{subarray}}\int_{\xi+\mathbf{R}_{+}(C-\xi)}\langle(\mathop{\mathrm{d}^{\prime}\mathrm{d}^{\prime\prime}}h_{1})^{n},\mu_{f}(C)\rangle.

On a ainsi ∫Xv​MA⁡(u)=λP​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}v(x) pour toute fonction lisse tropicalisée par ff. Ce calcul montre aussi que λP\lambda_{P} ne dépend que des faces calibrées de dimension nn de ftrop​(X)f_{\text{trop}}(X) contenant le point ξ\xi. En particulier, λP=0\lambda_{P}=0 si PP n’a pas de face de dimension nn qui contienne ξ\xi, c’est-à-dire si la dimension tropicale de ff en xx est <n<n.

Soit vv une fonction lisse arbitraire sur XX ; soit YY un voisinage de xx qui est un dommaine analytique compact sur lequel vv est tropicale. Alors, il existe un moment f′:Y→T′f^{\prime}\colon Y\rightarrow T^{\prime} et un morphisme affine de tores p:T′→Tp\colon T^{\prime}\rightarrow T tel que f=p∘f′f=p\circ f^{\prime}, une fonction 𝒞∞\mathscr{C}^{\infty} θ\theta sur P′=(f′)trop​(Y)P^{\prime}=(f^{\prime})_{\text{trop}}(Y). Le même calcul montre qu’il existe un nombre réel λP′\lambda_{P^{\prime}} tel que ∫Xv​MA⁡(u)=λP′​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P^{\prime}}v(x) dès que vv est tropicalisée par f′f^{\prime}. Nécessairement, λP=λP′\lambda_{P}=\lambda_{P^{\prime}}.

Autrement dit, ∫Xv​MA⁡(u)=λP​v​(x)\int_{X}v\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}v(x) pour toute fonction lisse vv, soit encore MA⁡(u)=λP​δx\operatorname{MA}(u)=\lambda_{P}\delta_{x}. ∎

6.9 Calcul de l’opérateur de Monge-Ampère (métriques formelles)

6.9.1

Le théorème principal de cette section affirme que l’opérateur de Monge-Ampère que nous avons défini dans cet article coïncide coïncide avec celui de [22]. La théorie construite dans ce dernier article partait du cas des métriques formelles, alors considérées comme métriques « lisses » : la théorie de l’intersection sur la fibre spéciale fournissait des mesures atomiques pour des fibrés en droites munis de métriques formelles nef  ; un argument d’approximation permettait de construire des mesures pour des fibrés en droites munis de métriques limites uniformes de métriques nef. Dans le présent article, le point de vue est renversé : les métriques formelles sont singulières, mais limites uniformes de métriques psh lisses, et leurs mesures de Monge-Ampère ne sont définies que via un passage à la limite.

\propname 6.9.2.

Soit XX un espace kk-analytique (bon, séparé), purement de dimension nn. Soit (L¯1,…,L¯n)(\bar{L}_{1},\ldots,\bar{L}_{n}) une famille de fibrés métrisés PL sur XX et soit SS le sous-ensemble de XX formé des points xx tels que la dimension de définition simultanée des Li¯​(x)\bar{L_{i}}(x) soit égale à nn. Il existe une famille (λx)x∈S(\lambda_{x})_{x\in S} de nombres réels telle que

⋀j=1nc1​(L¯j)=∑x∈Sλx​δx.\bigwedge_{j=1}^{n}c_{1}(\bar{L}_{j})=\sum_{x\in S}\lambda_{x}\delta_{x}.

On a λx=0\lambda_{x}=0 si x∈∂(X)x\in\partial(X).

Rappelons que d’après la proposition 6.7.3, cet ensemble SS est fermé et discret dans XX.

Démonstration.

Par nn-linéarité et symétrie, on se ramène au cas où les L¯j\bar{L}_{j} sont tous égaux à un même fibré métrisé L¯\bar{L}. On sait que le support de la mesure considérée est contenue dans Int⁡(X)\operatorname{Int}(X). Soit x∈Int⁡(X)x\in\operatorname{Int}(X) et soit (V,M)(V,M) un prémodèle de 𝖫⁡(x)\mathsf{L}(x) où VV est de dimension minimale. On peut supposer VV projective, et écrire M≃M1⊗M2∨M\simeq M_{1}\otimes M_{2}^{\vee}, où M1M_{1} et M2M_{2} sont engendrés par leurs sections globales — on peut même les choisir très amples.

Relevons M1M_{1} et M2M_{2} en deux fibrés métrisés PL sur (X,x)(X,x) que l’on note L¯1\bar{L}_{1} et L¯2\bar{L}_{2}. On dispose donc d’un isomorphisme L¯≃L¯1⊗L¯2∨\bar{L}\simeq\bar{L}_{1}\otimes\bar{L}_{2}^{\vee} au voisinage de xx. Soit ss (resp. s2s_{2}) une section de LL (resp. L2L_{2}). Leur produit tensoriel s⊗s2s\otimes s_{2} s’identifie à une section s1s_{1} de L1L_{1}. Comme ∥s∥=∥s1∥.∥s2∥−1\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}=\mathopen{\|}{s_{1}}\mathclose{\|}.\mathopen{\|}{s_{2}}\mathclose{\|}^{-1}, et comme la dimension de définition de 𝖫i¯​(x)\bar{\mathsf{L}_{i}}(x), pour i=1,2i=1,2, est majorée par la dimension de VV, on peut, pour démontrer la proposition, supposer que MM est engendré par ses sections globales.

Au voisinage de xx, la fonction ∥s∥−1\mathopen{\|}{s}\mathclose{\|}^{-1} est alors de la forme maxi⁡(|ai|−1)\max_{i}(\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}), où les aia_{i} appartiennent à 𝒪X,x×\mathscr{O}_{X,x}^{\times}, et où ai​(x)/aj​(x)~∈k~​(V)\widetilde{a_{i}(x)/a_{j}(x)}\in\tilde{k}(V) pour tout couple (i,j)(i,j). Si x∉Sx\notin S, la dimension de VV est strictement inférieure à nn et la dimension tropicale en xx de la famille (ai)(a_{i}) est strictement inférieure à nn. D’après la proposition 6.8.3, la mesure c1​(L¯)nc_{1}(\bar{L})^{n} est nulle au voisinage de xx. En particulier, le support de c1​(L¯)nc_{1}(\bar{L})^{n} est contenu dans SS et c1​(L¯)nc_{1}(\bar{L})^{n} est une mesure de support fini, d’où la proposition. ∎

Dans la suite de ce paragraphe, nous donnons une formule pour les nombre réels λx\lambda_{x} en fonction des fibrés résiduels 𝖫i​(x)\mathsf{L}_{i}(x).

\theoname 6.9.3.

On conserve les notations de la proposition 6.9.2. On suppose de plus que XX est génériquement lisse et que le corps kk est stable. Alors, pour tout x∈Sx\in S, on a l’égalité

λx=[|ℋ(x)×|:|k×|]∫(X,x)~⋀j=1nc1(𝖫i~(x))\lambda_{x}=\left[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}\right]\int_{\widetilde{(X,x)}}\bigwedge_{j=1}^{n}c_{1}(\widetilde{\mathsf{L}_{i}}(x))
Démonstration.

On reprend la réduction et les notations de la preuve de la proposition 6.9.2. Il s’agit donc de démontrer que

λx=[|ℋ(x)×|:|k×|]∫(X,x)~c1(𝖫~(x))n.\lambda_{x}=\left[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}\right]\int_{\widetilde{(X,x)}}c_{1}(\widetilde{\mathsf{L}}(x))^{n}. (6.9.3.1)

On remarque que cette formule à prouver est vraie si dim(V)<n\dim(V)<n : dans ce cas, le membre de gauche est nul d’après ce qui précède, et le membre de droite est nul par théorie de l’intersection. Dans toute la suite, on suppose que le prémodèle VV est un modèle, de sorte que dim(V)=n\dim(V)=n et que k~​(V)=ℋ⁡(x)~\tilde{k}(V)=\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}. Fixons un voisinage ouvert UU de xx tel que U∩S={x}U\cap S=\{x\}. Il résulte du cas dimV<n\dim V<n déjà traité que le support de c1​(L¯)n|Uc_{1}(\bar{L})^{n}|_{U} est contenu dans {x}\{x\}  ; par conséquent, c1​(L¯)n|U=λx​δxc_{1}(\bar{L})^{n}|_{U}=\lambda_{x}\delta_{x}.

D’après la proposition 3.4.4, il existe un voisinage affinoïde WW de xx dans UU et un moment f:W→Tf\colon W\rightarrow T tel que :

  • —

    ff tropicalise les αi\alpha_{i}  ;

  • —

    ftrop​(x)∉ftrop​(∂W)f_{\text{trop}}(x)\notin f_{\text{trop}}(\partial W).

Il résulte de la prop. 6.8.3 que λx\lambda_{x} ne dépend que du cône calibré CxC_{x} de ftrop​(W)f_{\text{trop}}(W) en ftrop​(x)f_{\text{trop}}(x) et de la fonction affine sur ftrop​(W)f_{\text{trop}}(W) induisant max⁡(|ai|−1)\max(\mathopen{|}{a_{i}}\mathclose{|}^{-1}).

\propname 6.9.4.

La formule (6.9.3.1) est vraie si le corps kk est algébriquement clos : pour tout x∈Sx\in S, on a

λx=∫(X,x)~c1​(𝖫~​(x)).\lambda_{x}=\int_{\widetilde{(X,x)}}c_{1}(\widetilde{\mathsf{L}}(x)).
Démonstration.

Soit a:W→𝐆mra\colon W\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{r} le moment induit par les aia_{i}  ; on désigne par CC le cône rationnel calibré correspondant. Comme ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} est de degré de transcendance égal à nn sur k~\tilde{k} (puisque la dimension de VV est égale à nn), le point xx étant de type 2, et n’est situé sur aucun fermé de Zariski de XX de dimension <n<n. Quitte à restreindre XX, on peut donc supposer que X=𝒳anX=\mathscr{X}^{\mathrm{an}} pour une certaine kk-variété algébrique lisse 𝒳\mathscr{X}. On peut également supposer que les aia_{i} sont algébriques, et que |ai​(x)|=1\mathopen{|}{a_{i}(x)}\mathclose{|}=1 pour tout ii.

On considère le corps k~\tilde{k} comme trivialement valué, et l’on note ξ\xi le point de VanV^{\mathrm{an}} qui correspond à la valuation triviale sur k~​(V)\tilde{k}(V). On a k~​(ξ)=ℋ⁡(x)~\tilde{k}(\xi)=\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}. Pour tout ii, on voit ai​(x)~\widetilde{a_{i}(x)} comme une fonction sur (Van,ξ)(V^{\mathrm{an}},\xi), et s~​(x)\tilde{s}(x) comme une section de LanL^{\mathrm{an}} (canoniquement métrisé) sur (Van,ξ)(V^{\mathrm{an}},\xi)  ; sa norme est égale à min⁡|ai​(x)~|\min|\widetilde{a_{i}(x)}|. On note C~\tilde{C} le cône rationnel calibré associé au moment défini par les ai​(x)~\widetilde{a_{i}(x)} au voisinage de ξ\xi.

\lemmname 6.9.5.

Les cônes rationnels C~\tilde{C} et CC coïncident ainsi que leurs calibrages.

Démonstration.

La coïncidence des cônes rationnels C~\tilde{C} et CC est démontrée dans [32] (théorème 3.3 et sa preuve).

Pour démontrer que leurs calibrages coïncident aussi, on choisit une projection de CC vers (𝐑+×)n(\mathbf{R}^{\times}_{+})^{n}, définie sur 𝐙\mathbf{Z}, dont la restriction à chaque face maximale est injective. On note pp la composée de (X,x)→𝐆mr(X,x)\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{r} et du morphisme de tores 𝐆mr→𝐆mn\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{r}\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} qui induit la projection choisie. Comme ptrop​(X,x)p_{\text{trop}}(X,x) est, par construction, de dimension nn, son image p⁡(x)p(x) est le point de Gauß ηk\eta_{k} de 𝐆mn\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}. On définit de même p~:(Van,ξ)→((𝐆mn)k~,,ηk~)\tilde{p}\colon(V^{\mathrm{an}},\xi)\to((\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}},,\eta_{\tilde{k}}). Notons que ℋ⁡(ηk)~\widetilde{{\mathscr{H}}(\eta_{k})} est égal à k~​(T1,…,Tn)\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n}).

Soit FF la sous-extension modérément ramifiée maximale de ℋ⁡(x)/ℋ⁡(ηk){\mathscr{H}}(x)/{\mathscr{H}}(\eta_{k}). Son corps résiduel F~\tilde{F} est la fermeture séparable de ℋ⁡(ηk)~\widetilde{{\mathscr{H}}(\eta_{k})} dans ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}.

Le corps ℋ⁡(ηk){\mathscr{H}}(\eta_{k}) étant stable,

[ℋ⁡(x)~:k~(T1,…,Tn)]=[ℋ(x):ℋ(ηk)].[\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}:\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n})]=[{\mathscr{H}}(x):{\mathscr{H}}(\eta_{k})].

Choisissons une décomposition conique de CC et une décomposition conique de (𝐑+×)n(\mathbf{R}^{\times}_{+})^{n} compatibles avec les différents calibrages considérés. Considérons une cellule ouverte maximale DD de CC, et soit D′D^{\prime} son image dans (𝐑+×)n(\mathbf{R}^{\times}_{+})^{n}.

On peut définir DD comme le lieu de validité sur CC d’une conjonction Φ\Phi d’inégalités de la forme φ<1\varphi<1 où φ\varphi est un monôme en les fonctions coordonnées  ; de même, D′D^{\prime} est définie par une conjonction Φ′\Phi^{\prime}. Soit Ψ~\widetilde{\Psi} la conjonction d’inégalités correspondante portant sur les normes des fonctions ai​(x)~\widetilde{a_{i}(x)}. Quitte à multiplier tous les exposants en jeu par une puissance convenable de pp, on peut supposer que les fonctions qui interviennent dans Ψ~\widetilde{\Psi} appartiennent toutes à F~\tilde{F}  ; on les relève dans FF et l’on note Ψ\Psi la conjonction d’inégalités correspondante. On désigne par Ψ′\Psi^{\prime} (resp. Ψ′~\widetilde{\Psi^{\prime}}) la conjonction d’inégalités entre les |Ti|\mathopen{|}{T_{i}}\mathclose{|}, où les TiT_{i} sont vues comme fonctions analytiques sur 𝐆mn\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} (resp. (𝐆mn)k~(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}}), qui correspond à Φ′\Phi^{\prime}.

Pour montrer que les calibrages de CC et C~\tilde{C} coïncident sur DD, il suffit de montrer l’égalité des degrés NN et N~\tilde{N} correspondants.

Le degré NN peut être caractérisé ainsi : tout point de S⁡(𝐆mn)S(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}) satisfaisant Ψ′\Psi^{\prime} et suffisamment proche de ηk\eta_{k} a NN antécédents (comptés avec corps résiduels et multiplicités) dans l’ouvert défini par la condition Ψ\Psi.

De même, tout point de S⁡((𝐆mn)k~)S((\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}}) satisfaisant Ψ′~\widetilde{\Psi^{\prime}} et suffisamment proche de ηk~\eta_{\tilde{k}} a N~\tilde{N} antécédents (comptés avec multiplicités égales au produit du degré de l’extension de corps résiduels et de la multiplicité géométrique) dans l’ouvert défini par la condition Ψ~\widetilde{\Psi}.

Soit mm l’entier tel que

[ℋ⁡(x)~:F~]=[ℋ(x):F]=pm.[\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}:\tilde{F}]=[{\mathscr{H}}(x):F]=p^{m}.

L’extension FF définit un revêtement fini étale 𝒴\mathscr{Y} de 𝐆mn\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} au voisinage de son point générique, et (X,x)→𝐆mn(X,x)\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} se factorise par 𝒴an\mathscr{Y}^{\mathrm{an}}.

Si yy désigne l’image de xx sur 𝒴an\mathscr{Y}^{\mathrm{an}} alors (X,x)→(𝒴an,y)(X,x)\to(\mathscr{Y}^{\mathrm{an}},y) est fini et plat de degré pmp^{m}. La condition Ψ\Psi ne portant, par construction, que sur des normes de fonctions sur 𝒴\mathscr{Y}, elle définit un ouvert Ω\Omega de 𝒴an\mathscr{Y}^{\mathrm{an}}. Tout point de S⁡(𝐆mn)S(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}) satisfaisant Ψ′\Psi^{\prime} et suffisamment proche de ηk\eta_{k} a exactement N/pmN/p^{m} antécédents dans Ω\Omega  ; ces antécédents sont comptés avec les multiplicités données par le degré de l’extension de corps résiduels, mais comme 𝒴→𝐆mn\mathscr{Y}\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} est étale, les multiplicités géométriques sont égales à 11.

On peut faire le même jeu au niveau résiduel. L’extension F~\tilde{F} définit un revêtement fini étale 𝒴~\widetilde{\mathscr{Y}} de (𝐆mn)k~(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}} au voisinage de son point générique, et (Van,ξ)→(𝐆mn)k~(V^{\mathrm{an}},\xi)\to(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}} se factorise par 𝒴an~\widetilde{\mathscr{Y}^{\mathrm{an}}}. Si ζ\zeta désigne l’image de ξ\xi sur 𝒴~an\widetilde{\mathscr{Y}}^{\mathrm{an}} alors (Van,ξ)→(𝒴~an,ζ)(V^{\mathrm{an}},\xi)\to(\widetilde{\mathscr{Y}}^{\mathrm{an}},\zeta) est fini et plat de degré pmp^{m}. La condition Ψ~\widetilde{\Psi} ne portant, par construction, que sur des normes de fonctions sur 𝒴~\widetilde{\mathscr{Y}}, elle définit un ouvert Ω~\widetilde{\Omega} de 𝒴~an\widetilde{\mathscr{Y}}^{\mathrm{an}}. Tout point de OPENS​((𝐆mn))k~)S((\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}))_{\tilde{k}}) satisfaisant Ψ′~\widetilde{\Psi^{\prime}} et suffisamment proche de ηk~\eta_{\tilde{k}} a N~/pm\tilde{N}/p^{m} antécédents dans Ω~\widetilde{\Omega} (comme précédemment, chaque antécédent est affecté d’une multiplicité égale au degré de l’extension de corps résiduel ; les multiplicités valent 11 car 𝒴~→(𝐆mn)k~\widetilde{\mathscr{Y}}\to(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{\tilde{k}} est étale).

Choisissons un groupe ordonné ℷ\gimel contenant 𝐑+×\mathbf{R}^{\times}_{+} tel qu’il existe 𝐠∈ℷ𝐧\bf g\in\gimel^{n} satisfaisant Φ′\Phi^{\prime} et infiniment proche de 11  ; il définit une valuation de Gauß η𝐠\eta_{\bf g} sur k⁡(T1,…,Tn)k(T_{1},\ldots,T_{n}), ainsi qu’une valuation de Gauß ηk~,𝐠\eta_{\tilde{k},\bf g} sur k~​(T1,…,Tn)\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n}). Remarquons que η𝐠\eta_{\bf g} est la composée de la valuation de Gauß standard ηk~\eta_{\tilde{k}} et de ηk~,𝐠\eta_{\tilde{k},\bf g}.

Fixons une clôture algébrique 𝕂\mathbb{K} de k⁡(T1,…,Tn)k(T_{1},\ldots,T_{n}) et une extension de ηk\eta_{k} à 𝕂\mathbb{K}. Son corps résiduel 𝕂~\widetilde{\mathbb{K}} est une clôture algébrique de k~​(T1,…,Tn)\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n})  ; munissons-le d’un prolongement de ηk~,𝐠\eta_{\tilde{k},\bf g}. En le composant avec le prolongement fixé de ηk\eta_{k}, on obtient un prolongement de η𝐠\eta_{\bf g} à 𝕂\mathbb{K}. On travaille désormais avec ces prolongements, que l’on note de la même manière que les valuations qu’ils étendent.

Soit P~∈k~​(T1,…,Tn)​[τ]\tilde{P}\in\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n})[\tau] tel que F~≃k~​(T1,…,Tn)​[τ]/P~\tilde{F}\simeq\tilde{k}(T_{1},\ldots,T_{n})[\tau]/\tilde{P}  ; relevons P~\tilde{P} en un polynôme unitaire PP à coefficients dans k⁡(T1,…,Tn)k(T_{1},\ldots,T_{n}).

La condition Ψ~\widetilde{\Psi} peut ainsi être vue comme portant sur des normes de polynômes en τ\tau à coefficients dans F~\tilde{F} (modulo P~\tilde{P}).

On peut alors voir Ψ\Psi comme une condition portant sur les normes de polynômes en τ\tau à coefficients dans F∘F^{\circ}, relevant les précédents.

Un argument de constructibilité, et d’universalité des formules afférentes, assure que N/pmN/p^{m} est égal au nombre de racines de PP dans (𝕂,η𝐠)(\mathbb{K},\eta_{\bf g}) qui satisfont Ψ\Psi.

De même, N~/pm\tilde{N}/p^{m} est égal au nombre de racines de P~\tilde{P} dans (𝕂~,ηk~,𝐠)(\widetilde{\mathbb{K}},\eta_{\tilde{k},\bf g}) qui satisfont Ψ~\widetilde{\Psi}.

Par séparabilité de P~\tilde{P}, la réduction induit une bijection entre l’ensemble des racines de PP dans 𝕂\mathbb{K} et celui des racines de P~\tilde{P} dans 𝕂~\widetilde{\mathbb{K}}.

Comme Ψ\Psi est une conjonction de formules du type |Q⁡(τ)|<1|Q(\tau)|<1 où QQ est à coefficients entiers relativement à ηk\eta_{k}, comme Ψ~\widetilde{\Psi} est la réduction de la condition Ψ\Psi, et comme η𝐠\eta_{\bf g} est composée de ηk\eta_{k} et de ηk~,𝐠\eta_{\tilde{k},\bf g}, une racine de PP satisfait Ψ\Psi dans (𝕂,η𝐠)(\mathbb{K},\eta_{\bf g}) si et seulement si sa réduction satisfait Ψ~\widetilde{\Psi} dans (𝕂~,ηk~,𝐠)(\widetilde{\mathbb{K}},\eta_{\tilde{k},\bf g}).

Par conséquent, le nombre de racines de PP dans (𝕂,η𝐠)(\mathbb{K},\eta_{\bf g}) qui satisfont Ψ\Psi est égal au nombre de racines de P~\tilde{P} dans (𝕂~,ηk~,𝐠)(\widetilde{\mathbb{K}},\eta_{\tilde{k},\bf g}) qui satisfont Ψ~\widetilde{\Psi}.

Il vient N=N~N=\tilde{N}, ce qu’il fallait démontrer. ∎

Observons maintenant que le point ξ\xi est le seul point de VanV^{\mathrm{an}} qui ait un corps résiduel de degré de transcendance égal à nn sur k~\tilde{k}. On déduit donc du début de la preuve que c1​(Lan)n=μ​δξc_{1}(L^{\mathrm{an}})^{n}=\mu\delta_{\xi}, où μ\mu ne dépend que du cône calibré C~⊂(𝐑+×)n\tilde{C}\subset(\mathbf{R}^{\times}_{+})^{n}, et de la fonction linéaire par morceaux « minimum des coordonnées » sur celui-ci. Comme le cône calibré C~\tilde{C} est égal au cône calibré CC, il vient μ=λx\mu=\lambda_{x}. Par ailleurs, d’après le corollaire 6.4.4, la masse totale de la mesure c1​(Lan)nc_{1}(L^{\mathrm{an}})^{n} est donnée par

μ=∫Van⋀nc1​(Lan)=∫V⋀nc1​(L)=∫(X,x)~⋀nc1​(𝖫~​(x)).\mu=\int_{V^{\mathrm{an}}}\bigwedge^{n}c_{1}(L^{\mathrm{an}})=\int_{V}\bigwedge^{n}c_{1}(L)=\int_{\widetilde{(X,x)}}\bigwedge^{n}c_{1}(\widetilde{\mathsf{L}}(x)).

Cela conclut la démonstration du lemme. ∎

La formule (6.9.3.1) étant maintenant démontrée lorsque le corps kk est algébriquement clos, il reste à expliquer comment en déduire le cas général.

On suppose maintenant simplement que le corps kk est stable. L’espace XX est toujours génériquement lisse, donc lisse au voisinage de xx  ; on peut donc le supposer lisse.

On peut supposer que kk est séparablement clos dans ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x). Soit FF la fermeture séparable de kk dans κ⁡(x)\kappa(x).

Le caractère hensélien de 𝒪X,x\mathscr{O}_{X,x} permet de restreindre XX de sorte que F↪𝒪X​(X)F\hookrightarrow\mathscr{O}_{X}(X). Le morphisme X→ℳ⁡(k)X\to\mathscr{M}(k) se factorise alors par ℳ⁡(F)\mathscr{M}(F). Si ω\omega est une (n,n)(n,n)-forme sur XX, on a ∫X→ℳ⁡(k)ω=[F:k]n∫X→ℳ⁡(F)ω\int_{X\to\mathscr{M}(k)}\omega=[F:k]^{n}\int_{X\to\mathscr{M}(F)}\omega (cela provient de la définition de l’intégrale, et du fait que (𝐆mn)F→𝐆mn(\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n})_{F}\to\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n} est de degré [F:k][F:k])  ; par conséquent, ⋀nc1​(𝖫)\bigwedge\limits^{n}c_{1}(\mathsf{L}) est divisé par [F:k]n[F:k]^{n} si l’on considère XX comme un espace FF-analytique.

On a par ailleurs

[|ℋ(x)×|:|k×|]=[|ℋ(x)×|:|F×|]⋅[|F×|:|k×|],[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}]=[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{F^{\times}}\mathclose{|}]\cdot[\mathopen{|}{F^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}],

et ∫(X,x)~⋀nc1​(𝖫~​(x))\int_{\widetilde{(X,x)}}\bigwedge\limits^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x)) est divisé par [F~:k~][\tilde{F}:\tilde{k}] si l’on voit (X,x)~\widetilde{(X,x)} comme espace de Zariski-Riemann sur F~\tilde{F}.

En vertu de la stabilité de kk,

[F:k]=[|F×|:|k×|]⋅|F~:k~|.[F:k]=[\mathopen{|}{F^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}]\cdot\mathopen{|}{\tilde{F}:\tilde{k}}\mathclose{|}.

Au vu de ce qui précède, ceci entraîne qu’on peut, quitte à remplacer kk par FF, supposer que F=kF=k. On choisit une clôture algébrique kak^{a} de kk. Pour tout sous-corps complet FF de ka^\widehat{k^{a}} contenant kk, on note xFx_{F} l’unique antécédent de xx sur XFX_{F}.

Le cas où |k×|={1}\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}=\{1\}. On a alors |ℋ​(x)×|={1}\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}=\{1\}, et donc ℋ⁡(x)=κ⁡(x)=ℋ⁡(x)~{\mathscr{H}}(x)=\kappa(x)=\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}. L’espace XX étant lisse, 𝒪X,x=κ⁡(x)\mathscr{O}_{X,x}=\kappa(x), et ce dernier reste réduit après tensorisation par n’importe quelle extension finie FF de kk (puisque XFX_{F} est lisse, et a fortiori réduit).

Il s’ensuit que ℋ⁡(xka)=ℋ⁡(x)~⊗kka{\mathscr{H}}(x_{k^{a}})=\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}\otimes_{k}k^{a}. Tous ces corps sont trivialement valués, et coïncident donc avec leurs corps résiduels. De ce fait,

∫(Xka,xka)~⋀nc1​(𝖫~​(xka))=∫(X,x)~⋀nc1​(𝖫~​(x)),\int_{\widetilde{(X_{k^{a}},x_{k^{a}})}}\bigwedge^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x_{k^{a}}))=\int_{\widetilde{(X,x)}}\bigwedge^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x)),

ce qui termine la preuve dans le cas trivialement valué.

Le cas où |k×|≠{1}\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}\neq\{1\}. En relevant une base de transcendance du corps résiduel ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}, on définit un morphisme fini d’un voisinage strictement affinoïde WW de xx vers un voisinage strictement affinoïde du point de Gauß dans 𝐆mn\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}. Si DD désigne le polydisque unité de dimension nn, le produit fibré W′:=W×𝐆mnDW^{\prime}:=W\times_{\mathbf{G}_{\mathrm{m}}^{n}}D est un domaine strictement affinoïde de XX contenant xx dans son bord de Shilov. Il est quasi-lisse, et a fortiori géométriquement réduit. Il en résulte l’existence d’une extension finie séparable FF de kk telle que WF′W^{\prime}_{F} soit distingué et tel que la réduction canonique WF′~\widetilde{W^{\prime}_{F}} soit à composantes irréductibles géométriquement intègres. On a alors

ℋ⁡(xka^)~=ℋ⁡(xF)~⊗k~F~\widetilde{{\mathscr{H}}(x_{\widehat{k^{a}}})}=\widetilde{{\mathscr{H}}(x_{F})}\otimes_{\tilde{k}}\tilde{F}

et |ℋ​(xF)×|=|F×||{\mathscr{H}}(x_{F})^{\times}|=|F^{\times}|. Par conséquent, la formule souhaitée est vraie sur le corps FF.

On a

∫(XF,xF)~/F~⋀nc1​(𝖫~​(xF))\displaystyle\int_{\widetilde{(X_{F},x_{F})}/\tilde{F}}\bigwedge^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x_{F})) =1[F~:k~]⋅∫(XF,xF)~/k~⋀nc1(𝖫~(xF))\displaystyle=\frac{1}{[\tilde{F}:\tilde{k}]}\cdot\int_{\widetilde{(X_{F},x_{F})}/\tilde{k}}\bigwedge^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x_{F}))
=[ℋ⁡(xF)~:ℋ⁡(x)~][F~:k~]⋅∫(X,x)~⋀nc1(𝖫~(x)).\displaystyle=\frac{[\widetilde{{\mathscr{H}}(x_{F})}:\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}]}{[\tilde{F}:\tilde{k}]}\cdot\int_{\widetilde{(X,x)}}\bigwedge^{n}c_{1}(\tilde{\mathsf{L}}(x)).

Les corps FF et ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x) sont stables. Dès lors :

[ℋ⁡(xF)~:ℋ⁡(x)~][F~:k~]\displaystyle\frac{[\widetilde{{\mathscr{H}}(x_{F})}:\widetilde{{\mathscr{H}}(x)}]}{[\tilde{F}:\tilde{k}]} =[ℋ(xF):ℋ(x)][|ℋ(xF)×|:|ℋ(x)×|]⋅[|F×|:|k×|][F:k]\displaystyle=\frac{[{\mathscr{H}}(x_{F}):{\mathscr{H}}(x)]}{[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x_{F})^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}]}\cdot\frac{[\mathopen{|}{F^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}]}{[F:k]}
=[|F×|:|k×|][|ℋ(xF)×|:|ℋ(x)×|],\displaystyle=\frac{[\mathopen{|}{F^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}]}{[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x_{F})^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}]},

car [ℋ(xF):ℋ(x)]=[F:k][{\mathscr{H}}(x_{F}):{\mathscr{H}}(x)]=[F:k] puisque FF est séparable sur kk et puisque xFx_{F} est l’unique antécédent de xx sur XFX_{F}. Comme |ℋ​(xF)×|=|F×||{\mathscr{H}}(x_{F})^{\times}|=|F^{\times}| par choix de FF, l’expression ci-dessus est égale à [|ℋ(x)×|:|k×|][|{\mathscr{H}}(x)^{\times}|:|k^{\times}|], ce qui achève la preuve. ∎

6.9.6

Parmi les corps stables, on trouve les corps algébriquement clos et ceux de valuation discrète. Dans le premier cas, le facteur devant le degré d’intersection du théorème 6.9.3 est égal à 11.

Quand kk est de valuation discrète, la proposition suivante, bien connue des spécialistes, démontre que les mesures définies par la théorie de cet article sont compatibles avec celles de [22].

\propname 6.9.7.

Soit 𝔛\mathfrak{X} un k∘k^{\circ}-schéma formel localement topologiquement de présentation finie et relativement normal dans sa fibre générique XX, que l’on suppose réduite. Soit ξ\xi un point générique de la fibre spéciale de 𝔛\mathfrak{X} et soit xx son unique antécédent dans XX.

1) La multiplicité de la composante irréductible {ξ}¯\overline{\{\xi\}} de 𝔛k~\mathfrak{X}_{\tilde{k}}, c’est-à-dire la longueur de l’anneau local artinien 𝒪𝔛k~,ξ\mathscr{O}_{\mathfrak{X}_{\tilde{k}},\xi}, est égale à l’indice [|ℋ(x)×|:|k×||][\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}|].

2) Le corps ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} s’identifie au corps κ⁡(ξ)\kappa(\xi).

Démonstration.

Notons ρ\rho l’application de réduction de XX dans 𝔛\mathfrak{X}. La question est locale sur 𝔛\mathfrak{X}, ce qui autorise à le supposer affine, donc de la forme Spf⁡(𝔄)\operatorname{Spf}(\mathfrak{A}) où 𝔄\mathfrak{A} est une k∘k^{\circ}-algèbre plate topologiquement de présentation finie intégralement close dans 𝔄⊗k∘k\mathfrak{A}\otimes_{k^{\circ}}k. On peut également supposer que 𝔛\mathfrak{X} est équidimensionnel  ; soit dd sa dimension. L’espace affinoïde 𝔛η\mathfrak{X}_{\eta} est alors équidimensionnel et de dimension dd. Comme il est réduit, son lieu de non-normalité YY est de dimension strictement inférieure à dd. Le corps ℋ⁡(x)~\widetilde{{\mathscr{H}}(x)} étant de degré de transcendance dd sur k~\tilde{k}, le fermé de Zariski YY de XX ne contient pas xx. Son image ρ⁡(Y)\rho(Y) évite donc ξ\xi. Comme elle est constructible (et même fermée), quitte à restreindre encore 𝔛\mathfrak{X}, on peut supposer que 𝔛η\mathfrak{X}_{\eta} est intègre et normal. Puisque 𝔄\mathfrak{A} est intégralement close dans 𝔄⊗k∘k\mathfrak{A}\otimes_{k^{\circ}}k, l’algèbre intègre 𝔄\mathfrak{A} est normale. Soit 𝔎\mathfrak{K} son corps des fractions.

Le schéma 𝔛k~\mathfrak{X}_{\tilde{k}} s’identifie à Spec⁡(𝔄⊗k∘k~)\operatorname{Spec}(\mathfrak{A}\otimes_{k^{\circ}}\tilde{k})  ; le point ξ\xi correspond par ce biais à un point de Spec⁡(𝔄)\operatorname{Spec}(\mathfrak{A}) que l’on note encore ξ\xi et qui est de hauteur 1 dans le schéma noethérien normal Spec⁡(𝔄)\operatorname{Spec}(\mathfrak{A}). L’anneau local 𝒪Spec⁡(𝔄,ξ)\mathscr{O}_{\operatorname{Spec}(\mathfrak{A},\xi)} est donc l’anneau d’une valuation discrète vv de 𝔎\mathfrak{K} qui prolonge la valuation de k∘k^{\circ}, normalisée pour que v⁡(𝔎×)=𝐙v(\mathfrak{K}^{\times})=\mathbf{Z}. Soit π\pi une uniformisante de k∘k^{\circ} et soit ee l’entier v⁡(π)v(\pi). La longueur de 𝒪𝔛k~,ξ\mathscr{O}_{\mathfrak{X}_{\tilde{k}},\xi} est égale à celle de 𝒪Spec⁡(𝔄),ξ/π\mathscr{O}_{\operatorname{Spec}(\mathfrak{A}),\xi}/\pi, et donc à ee.

Soit φ:𝔎→𝐑+\varphi\colon\mathfrak{K}\to\mathbf{R}_{+} l’application qui envoie 00 sur 00 et aa sur |π|v⁡(a)/e\mathopen{|}{\pi}\mathclose{|}^{v(a)/e} si a≠0a\neq 0. C’est une valeur absolue dont la restriction à kk coïncide avec la valeur absolue de ce dernier, et qui est bornée par 11 sur 𝔄\mathfrak{A}. Elle définit donc un point x′x^{\prime} de ℳ⁡(𝖠⊗k∘k)\mathscr{M}(\mathsf{A}\otimes_{k^{\circ}}k). Si a∈𝔄a\in\mathfrak{A} on a par construction a⁡(ξ)=0a(\xi)=0 si et seulement si φ⁡(a)<1\varphi(a)<1, ce qui signifie que ρ⁡(x′)=ξ\rho(x^{\prime})=\xi  ; par conséquent, x′=xx^{\prime}=x.

Par construction, (𝔎,φ)(\mathfrak{K},\varphi) est un sous-corps valué dense de ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x). Le corps résiduel de ℋ⁡(x){\mathscr{H}}(x) est dès lors égal à celui de (𝔎,φ)(\mathfrak{K},\varphi), c’est-à-dire à celui de vv et donc à κ⁡(ξ)\kappa(\xi)  ; et son groupe des valeurs n’est autre que φ⁡(𝔎×)=|π|(1/e)​𝐙\varphi(\mathfrak{K}^{\times})=\mathopen{|}{\pi}\mathclose{|}^{(1/e)\mathbf{Z}}. Par conséquent, [|ℋ(x)×|:|k×|]=e[\mathopen{|}{{\mathscr{H}}(x)^{\times}}\mathclose{|}:\mathopen{|}{k^{\times}}\mathclose{|}]=e, ce qui achève la démonstration. ∎

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