6.9.1 [01X1]
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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 un espace -analytique (bon, séparé), purement de dimension . Soit une famille de fibrés métrisés PL sur et soit le sous-ensemble de formé des points tels que la dimension de définition simultanée des soit égale à . Il existe une famille de nombres réels telle que
On a si .
Rappelons que d’après la proposition 6.7.3, cet ensemble est fermé et discret dans .
Démonstration.
Par -linéarité et symétrie, on se ramène au cas où les sont tous égaux à un même fibré métrisé . On sait que le support de la mesure considérée est contenue dans . Soit et soit un prémodèle de où est de dimension minimale. On peut supposer projective, et écrire , où et sont engendrés par leurs sections globales — on peut même les choisir très amples.
Relevons et en deux fibrés métrisés PL sur que l’on note et . On dispose donc d’un isomorphisme au voisinage de . Soit (resp. ) une section de (resp. ). Leur produit tensoriel s’identifie à une section de . Comme , et comme la dimension de définition de , pour , est majorée par la dimension de , on peut, pour démontrer la proposition, supposer que est engendré par ses sections globales.
Au voisinage de , la fonction est alors de la forme , où les appartiennent à , et où pour tout couple . Si , la dimension de est strictement inférieure à et la dimension tropicale en de la famille est strictement inférieure à . D’après la proposition 6.8.3, la mesure est nulle au voisinage de . En particulier, le support de est contenu dans et est une mesure de support fini, d’où la proposition. ∎
Dans la suite de ce paragraphe, nous donnons une formule pour les nombre réels en fonction des fibrés résiduels .
\theoname 6.9.3.
On conserve les notations de la proposition 6.9.2. On suppose de plus que est génériquement lisse et que le corps est stable. Alors, pour tout , on a l’égalité
Démonstration.
On reprend la réduction et les notations de la preuve de la proposition 6.9.2. Il s’agit donc de démontrer que
| (6.9.3.1) |
On remarque que cette formule à prouver est vraie si : 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 est un modèle, de sorte que et que . Fixons un voisinage ouvert de tel que . Il résulte du cas déjà traité que le support de est contenu dans ; par conséquent, .
D’après la proposition 3.4.4, il existe un voisinage affinoïde de dans et un moment tel que :
- —
tropicalise les ;
- —
.
Il résulte de la prop. 6.8.3 que ne dépend que du cône calibré de en et de la fonction affine sur induisant .
\propname 6.9.4.
La formule (6.9.3.1) est vraie si le corps est algébriquement clos : pour tout , on a
Démonstration.
Soit le moment induit par les ; on désigne par le cône rationnel calibré correspondant. Comme est de degré de transcendance égal à sur (puisque la dimension de est égale à ), le point étant de type 2, et n’est situé sur aucun fermé de Zariski de de dimension . Quitte à restreindre , on peut donc supposer que pour une certaine -variété algébrique lisse . On peut également supposer que les sont algébriques, et que pour tout .
On considère le corps comme trivialement valué, et l’on note le point de qui correspond à la valuation triviale sur . On a . Pour tout , on voit comme une fonction sur , et comme une section de (canoniquement métrisé) sur ; sa norme est égale à . On note le cône rationnel calibré associé au moment défini par les au voisinage de .
\lemmname 6.9.5.
Les cônes rationnels et coïncident ainsi que leurs calibrages.
Démonstration.
La coïncidence des cônes rationnels et est démontrée dans [32] (théorème 3.3 et sa preuve).
Pour démontrer que leurs calibrages coïncident aussi, on choisit une projection de vers , définie sur , dont la restriction à chaque face maximale est injective. On note la composée de et du morphisme de tores qui induit la projection choisie. Comme est, par construction, de dimension , son image est le point de Gauß de . On définit de même . Notons que est égal à .
Soit la sous-extension modérément ramifiée maximale de . Son corps résiduel est la fermeture séparable de dans .
Le corps étant stable,
Choisissons une décomposition conique de et une décomposition conique de compatibles avec les différents calibrages considérés. Considérons une cellule ouverte maximale de , et soit son image dans .
On peut définir comme le lieu de validité sur d’une conjonction d’inégalités de la forme où est un monôme en les fonctions coordonnées ; de même, est définie par une conjonction . Soit la conjonction d’inégalités correspondante portant sur les normes des fonctions . Quitte à multiplier tous les exposants en jeu par une puissance convenable de , on peut supposer que les fonctions qui interviennent dans appartiennent toutes à ; on les relève dans et l’on note la conjonction d’inégalités correspondante. On désigne par (resp. ) la conjonction d’inégalités entre les , où les sont vues comme fonctions analytiques sur (resp. ), qui correspond à .
Pour montrer que les calibrages de et coïncident sur , il suffit de montrer l’égalité des degrés et correspondants.
Le degré peut être caractérisé ainsi : tout point de satisfaisant et suffisamment proche de a antécédents (comptés avec corps résiduels et multiplicités) dans l’ouvert défini par la condition .
De même, tout point de satisfaisant et suffisamment proche de a 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 .
Soit l’entier tel que
L’extension définit un revêtement fini étale de au voisinage de son point générique, et se factorise par .
Si désigne l’image de sur alors est fini et plat de degré . La condition ne portant, par construction, que sur des normes de fonctions sur , elle définit un ouvert de . Tout point de satisfaisant et suffisamment proche de a exactement antécédents dans ; ces antécédents sont comptés avec les multiplicités données par le degré de l’extension de corps résiduels, mais comme est étale, les multiplicités géométriques sont égales à .
On peut faire le même jeu au niveau résiduel. L’extension définit un revêtement fini étale de au voisinage de son point générique, et se factorise par . Si désigne l’image de sur alors est fini et plat de degré . La condition ne portant, par construction, que sur des normes de fonctions sur , elle définit un ouvert de . Tout point de satisfaisant et suffisamment proche de a antécédents dans (comme précédemment, chaque antécédent est affecté d’une multiplicité égale au degré de l’extension de corps résiduel ; les multiplicités valent car est étale).
Choisissons un groupe ordonné contenant tel qu’il existe satisfaisant et infiniment proche de ; il définit une valuation de Gauß sur , ainsi qu’une valuation de Gauß sur . Remarquons que est la composée de la valuation de Gauß standard et de .
Fixons une clôture algébrique de et une extension de à . Son corps résiduel est une clôture algébrique de ; munissons-le d’un prolongement de . En le composant avec le prolongement fixé de , on obtient un prolongement de à . On travaille désormais avec ces prolongements, que l’on note de la même manière que les valuations qu’ils étendent.
Soit tel que ; relevons en un polynôme unitaire à coefficients dans .
La condition peut ainsi être vue comme portant sur des normes de polynômes en à coefficients dans (modulo ).
On peut alors voir comme une condition portant sur les normes de polynômes en à coefficients dans , relevant les précédents.
Un argument de constructibilité, et d’universalité des formules afférentes, assure que est égal au nombre de racines de dans qui satisfont .
De même, est égal au nombre de racines de dans qui satisfont .
Par séparabilité de , la réduction induit une bijection entre l’ensemble des racines de dans et celui des racines de dans .
Comme est une conjonction de formules du type où est à coefficients entiers relativement à , comme est la réduction de la condition , et comme est composée de et de , une racine de satisfait dans si et seulement si sa réduction satisfait dans .
Par conséquent, le nombre de racines de dans qui satisfont est égal au nombre de racines de dans qui satisfont .
Il vient , ce qu’il fallait démontrer. ∎
Observons maintenant que le point est le seul point de qui ait un corps résiduel de degré de transcendance égal à sur . On déduit donc du début de la preuve que , où ne dépend que du cône calibré , et de la fonction linéaire par morceaux « minimum des coordonnées » sur celui-ci. Comme le cône calibré est égal au cône calibré , il vient . Par ailleurs, d’après le corollaire 6.4.4, la masse totale de la mesure est donnée par
Cela conclut la démonstration du lemme. ∎
La formule (6.9.3.1) étant maintenant démontrée lorsque le corps est algébriquement clos, il reste à expliquer comment en déduire le cas général.
On suppose maintenant simplement que le corps est stable. L’espace est toujours génériquement lisse, donc lisse au voisinage de ; on peut donc le supposer lisse.
On peut supposer que est séparablement clos dans . Soit la fermeture séparable de dans .
Le caractère hensélien de permet de restreindre de sorte que . Le morphisme se factorise alors par . Si est une -forme sur , on a (cela provient de la définition de l’intégrale, et du fait que est de degré ) ; par conséquent, est divisé par si l’on considère comme un espace -analytique.
On a par ailleurs
et est divisé par si l’on voit comme espace de Zariski-Riemann sur .
En vertu de la stabilité de ,
Au vu de ce qui précède, ceci entraîne qu’on peut, quitte à remplacer par , supposer que . On choisit une clôture algébrique de . Pour tout sous-corps complet de contenant , on note l’unique antécédent de sur .
Le cas où . On a alors , et donc . L’espace étant lisse, , et ce dernier reste réduit après tensorisation par n’importe quelle extension finie de (puisque est lisse, et a fortiori réduit).
Il s’ensuit que . Tous ces corps sont trivialement valués, et coïncident donc avec leurs corps résiduels. De ce fait,
ce qui termine la preuve dans le cas trivialement valué.
Le cas où . En relevant une base de transcendance du corps résiduel , on définit un morphisme fini d’un voisinage strictement affinoïde de vers un voisinage strictement affinoïde du point de Gauß dans . Si désigne le polydisque unité de dimension , le produit fibré est un domaine strictement affinoïde de contenant dans son bord de Shilov. Il est quasi-lisse, et a fortiori géométriquement réduit. Il en résulte l’existence d’une extension finie séparable de telle que soit distingué et tel que la réduction canonique soit à composantes irréductibles géométriquement intègres. On a alors
et . Par conséquent, la formule souhaitée est vraie sur le corps .
On a
Les corps et sont stables. Dès lors :
car puisque est séparable sur et puisque est l’unique antécédent de sur . Comme par choix de , l’expression ci-dessus est égale à , ce qui achève la preuve. ∎