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Formes universelles dans le cadre commutatif : le calcul différentiel non local

  Soit M une variété différentiable, ou même, un ensemble absolument quelconque. On peut alors construire l'algèbre commutative des fonctions sur M (bien entendu, lorsque M est un espace topologique, ou une variété différentielle, on peut choisir les fonctions continues, les fonctions différentiables etc). Notons encore tex2html_wrap_inline24980 cette algèbre, sans préciser davantage. La construction de tex2html_wrap_inline24982 reste valable, puisque nous n'avons rien eu a supposer d'autre que l'associativité de l'algèbre tex2html_wrap_inline24984 . Considérons l'élément

displaymath24986

Puisque les éléments de tex2html_wrap_inline24988 sont des fonctions sur M (des fonctions d'une variable tex2html_wrap_inline24992 ) les éléments de tex2html_wrap_inline24994 sont des fonctions de deux variables:

displaymath24996

Cette fonction, comme, il se doit, s'annulle lorsqu'on pose x=y, puisque l'opérateur de multiplication tex2html_wrap_inline25000 , dans le cas présent, peut s'écrire sous la forme m(a(x)b(y))=a(x)b(x). Ainsi, tex2html_wrap_inline25004 est constitué de l'ensemble des fonctions de deux variables sur l'espace M, qui s'annulent sur la diagonale.

Remarque : lorsque M est discret, il est d'usage d'identifier, comme nous venons de le faire, l'algèbre des fonctions tex2html_wrap_inline25010 du produit cartésien de l'espace M par lui-même avec l'algèbre produit tensoriel tex2html_wrap_inline25014 . Lorsque M est un espace topologique (en particulier une variété), on n'a, en général, qu'une inclusion stricte de tex2html_wrap_inline25018 dans tex2html_wrap_inline25020 , et il faudrait tenir compte de la topologie utilisée pour pouvoir préciser davantage. Nous ne tiendrons pas compte de cette subtilité topologique dans ce qui suit.

Considérons maintenant un élément de tex2html_wrap_inline25022 :

eqnarray6753

Cet élément peut donc s'interpréter comme une fonction de trois variables, qui s'annulle lorsque x = y ou lorsque y = z (mais pas lorsque x = z).

Plus généralement, les élements de tex2html_wrap_inline25030 peuvent être considérés comme des fonctions de p+1 variables qui s'annulent lorsque deux arguments successifs sont égaux.

On voit que tex2html_wrap_inline25034 désigne bien ici la différence discrète b(y) - b(x). Lorsque M est une variété différentiable, on peut faire tendre y vers x et obtenir ainsi la forme différentielle usuelle tex2html_wrap_inline25044 . La théorie générale s'applique évidemment dans ce cas particulier: tex2html_wrap_inline25046 est une algèbre différentielle universelle mais il existe par ailleurs une algèbre de formes différentielles tex2html_wrap_inline25048 que nous connaissons bien (le complexe de De Rham), il existe donc un morphisme tex2html_wrap_inline25050 de la première algèbre sur la seconde. Ce morphisme envoie tex2html_wrap_inline25052 (dans le cas présent tex2html_wrap_inline25054 ) sur la forme différentielle tex2html_wrap_inline25056 .

Notons que le noyau de ce morphisme est très gros. D'une part, on sait que lorsque p > dim (M), tex2html_wrap_inline25060 , alors que tex2html_wrap_inline25062 n'est jamais nul (quel que soit p). Par ailleurs, même si tex2html_wrap_inline25066 il est facile de trouver des éléments de tex2html_wrap_inline25068 qui s'envoient sur zéro: par exemple, l'élément tex2html_wrap_inline25070 n'est certainement pas nul dans tex2html_wrap_inline25072 , alors que tex2html_wrap_inline25074 est nul dans tex2html_wrap_inline25076 .


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Robert Coquereaux
Thu Jun 20 15:52:24 MEST 2002