• Aucun résultat trouvé

4.5 Le cas G d’ordre impair

En g´en´eral, l’action du groupeG fournit donc un surplus d’informations qui se retrouvent dans la suite spectrale de poids ´equivariante, compliquant l’appr´ehension de celle-ci. L’homo-logie ´equivariante semble elle-mˆeme contenir tant d’informations qu’elle paraˆıt difficile `a in-terpr´eter (en tout cas g´eom´etriquement), sans passer par les suites spectrales qui y convergent. Cependant, si le groupe Gest d’ordre impair, les objets ´equivariants consid´er´es vont sim-plement correspondre aux invariants sous l’action induite des objets avec action consid´er´es pr´ec´edemment. Cela tient au fait que les chaˆınes, et a fortiori les homologies, consid´er´ees sont `a coefficients dansZ2. En effet, si Gest d’ordre impair, l’anneau Z2[G] est semi-simple en vertu du th´eor`eme de Maschke :

Th´eor`eme 4.5.1. ([7] Theorem 2.1.1) Soient G un groupe fini et k un corps. Alors k[G] est semi-simple si et seulement si la caract´eristique de k ne divise pas l’ordre du groupe.

Or, dans le cas o`uk[G] est semi-simple, toutk[G]-module est `a la fois projectif et injectif. En particulierk, muni de son action triviale deG, l’est et une r´esolution dekpar desk[G]-modules projectifs est alors

...→0→k→k→0.

Ainsi, pour toutk[G]-moduleM, la cohomologie du groupeG`a valeurs dansM est donn´ee par

Hn(G, M) =Homk[G](k, M) =MG pourn= 0, 0 sinon.

De plus, la condition de semi-simplicit´e dek[G] est ´egalement ´equivalente au fait que toute suite exacte courte de k[G]-modules soit scind´ee ([7]). En particulier, le foncteur ΓG qui `a un

k[G]-module associe l’ensemble de ses ´el´ements invariants sous l’action deG est donc exact si la caract´eristique du corpsk ne divise pas l’ordre de G.

Soit donc G un groupe d’ordre impair. Dans le cas qui nous int´eresse, comme la ca-ract´eristique du corps Z2 ne divise pas l’ordre de G, on a pour toutZ2[G]-moduleM,

Hn(G, M) =

(

MG sin= 0 0 sinon.

De mˆeme, le complexe double associ´e au foncteur L est r´eduit `a une unique colonne non nulle p= 0, dans le cas o`u l’on consid`ere la r´esolution projective

...→0→Z2Z2 →0 : pour K un G-complexe,

L(K) = (K)G.

Ainsi, pour toutn, l’homologie deG `a valeurs dans leG-complexe K se r´eduit `a

Hn(G, K) =Hn(L(K)) =Hn (K)G= (Hn(K))G,

Notons enfin que les suites spectrales IE etIIE associ´ees `a K co¨ıncident et convergent au niveau 2 : IEp,q2 =Hp(G, Hq(K)) = ( (Hq(K))G=Hq (K)G si p= 0 0 sinon IIEp,q2 =Hq Hp(G, K)= ( Hq (K)G = (Hq(K))G sip= 0 0 sinon

Soit maintenant X une G-vari´et´e alg´ebrique r´eelle. Alors, d’apr`es ce que l’on vient de voir, l’homologie ´equivariante de X est constitu´ee des classes d’homologie de X invariantes sous l’action deG:

Hk(X;G) =Hk(G, C(X)) = (Hk(C(X)))G = (Hk(X))G pour toutk.

De mˆeme, la suite spectrale de poids ´equivariante est obtenue en appliquant le foncteur ΓG `

a la suite spectrale de poids avec action. En effet,

ΩCG(X) =L(WC(X)) = (WC(X))G et, le foncteur ΓG ´etant exact, pour tous r,p,q, on a

GEp,qr = Ep,qr G.

En particulier, cela nous permet de cerner les termes non nuls de la suite spectrale de poids ´equivariante r´eindex´ee dans le triangle de sommets (0,0), (0, d) et (d,0) (si X est de dimensiond), et donc de retrouver les nombres de Betti virtuels ´equivariants dans le cas o`u le groupeGest d’ordre impair :

Proposition 4.5.2. Soit G un groupe fini d’ordre impair. Pour toute G-vari´et´e alg´ebrique r´eelle X et pour tout q, le q-i`eme nombre de Betti virtuel ´equivariant de X ([12]) est obtenu comme somme altern´ee sur les dimensions des termes de la ligneq de la suite spectrale de poids ´

equivariante :

βqG(X) =X

p

(−1)pdimZ2GEep,q2 .

D´emonstration. La suite exacte longue d’additivit´e pour une inclusion ferm´ee ´equivariante est dans ce cas finie (les termes d’abscissep≤0 sont nuls), d’o`u l’additivit´e de la somme altern´ee siG est d’ordre impair.

De plus, si X est compacte non singuli`ere, GEep,q2 =

e E2p,q G = 0 si p6= 0 et G e E02,q =Ee02,qG= (Hq(X))G=Hq(X;G).

Chapitre 5

R´ealisation de la filtration par le

poids ´equivariante et invariants

additifs

Soit Gun groupe fini.

Afin de r´ealiser le complexe de poids ´equivariant, il suffit d’appliquer le foncteur L `a un complexe filtr´e qui r´ealise le complexe de poids avec action.

On va en particulier s’int´eresser au complexe filtr´e r´ealis´e via les filtrations g´eom´etrique et Nash-constructible, qui co¨ıncident sur lesG-vari´et´es alg´ebriques r´eelles. En effet, cela nous per-mettra de construire des invariants additifs sur lesG-vari´et´es alg´ebriques r´eelles dont diff´erents indices tendent `a penser qu’ils pourraient r´ealiser, notamment dans le cas G = Z/2Z, les nombres de Betti virtuels ´equivariants que G. Fichou a d´efini dans [12]. Ce sont les uniques invariants additifs d´efinis sur la cat´egorie des G-vari´et´es alg´ebriques r´eelles co¨ıncidant avec les dimensions des groupes d’homologie ´equivariante sur les vari´et´es compactes non singuli`eres.

5.1 Les filtrations g´eom´etrique et Nash-constructible ´equivariantes

On a vu que le foncteur qui associait `a une G-vari´et´e alg´ebrique r´eelle X son complexe des chaˆınes semi-alg´ebriques `a supports ferm´es muni de la filtration g´eom´etriqueGC(X) sur lequelGagit par fonctorialit´e r´ealise le complexe de poids avec action (3.2.5). En le composant avec le foncteurLqui pr´eserve les quasi-isomorphismes filtr´es, on obtient alors un foncteur qui r´ealise le complexe de poids ´equivariant (et qui est d´efini au niveau des chaˆınes, en fixant une r´esolution projective de Z ouZ2 surZ[G], resp.Z2[G]) :

D´efinition et Proposition 5.1.1. Pour X uneG-vari´et´e alg´ebrique r´eelle, on noteΛCG

(X) le complexe L(GC(X)) de C, et on le nomme complexe g´eom´etrique ´equivariant de X.

Le foncteur

ΛCG:SchGc(R)→ C ; X7→ΛCG(X) obtenu ainsi r´ealise le complexe de poids ´equivariant (dansH◦ C).

Remarque 5.1.2. On a vu (2.6.12) que les foncteursGC etNCco¨ıncidaient surSchc(R). Dans la suite, on privil´egiera la d´efinition de cette r´ealisation du complexe de poids par les fonctions Nash-constructibles.

La r´ealisation du complexe de poids ´equivariant (d`es le niveau des chaˆınes) par cette filtra-tion va nous permettre de d´eceler une additivit´e que l’on ne parvenait pas `a lire sur la suite spectrale de poids ´equivariante.

En effet, le caract`ere scind´e de la suite exacte courte d’additivit´e (au niveau des chaˆınes) de la filtration Nash-constructible induit un invariant additif obtenu `a partir de l’une des deux suites spectrales qui convergent vers les termes de la page 2 de la suite spectrale de poids ´

equivariante :

Proposition 5.1.3. SoitY ⊂X une inclusion ferm´ee ´equivariante dansSchGc(R). Pour toutq

et tout i, on a une suite exacte longue finie

· · · →IIqEi,j2 (Y)→IIqEi,j2 (X)→IIqE2i,j(X\Y)→IIqE2i,j1(Y)→ · · ·,

o`uIIqEi,j2 =HjHiG,Ee1,qest le termeIIqE2 de la suite spectrale (associ´ee `a la r´ealisation du complexe de poids par la filtration Nash-constructible) qui converge vers la ligneq des termes

G

e

E2 de la suite spectrale de poids ´equivariante. D´emonstration. Les suites exactes courtes

0→ NpCk(Y)→ NpCk(X)→ NpCk(X\Y)→0

sont scind´ees par le morphisme d’adh´erencec∈ NpCk(X\Y)7→c∈ NpCk(X). Elles induisent alors l’exactitude et le caract`ere scind´e des suites

0→E0p,q(Y)→Ep,q0 (X)→Ep,q0 (X\Y)→0.

De plus, tous les morphismes consid´er´es sont ´equivariants par rapport aux actions induites de G.

Fixonspetq. La suite exacte pr´ec´edente induit alors une suite exacte longue de cohomologie du groupe G:

0→ Ep,q0 (Y)G → Ep,q0 (X)G→ E0p,q(X\Y)G

→H1 G, Ep,q0 (Y)→H1 G, Ep,q0 (X)→H1 G, Ep,q0 (X\Y)→. . .

Le morphisme scind´eEp,q0 (X)→Ep,q0 (X\Y) induit des morphismes scind´esHk G, Ep,q0 (X)

Hk G, Ep,q0 (X\Y)

pour toutk, qui sont en particulier surjectifs. Pourk≥0 fix´e, le noyau du morphismeHk+1 G, E0

p,q(Y)

→Hk+1 G, E0

p,q(X)

, qui est l’image deHk G, E0

p,q(X\Y)

Hk+1 G, Ep,q0 (Y), est donc r´eduit `a 0. On obtient alors des suites exactes courtes

0→Hk G, Ep,q0 (Y)→Hk G, Ep,q0 (X)→Hk G, Ep,q0 (X\Y)→0 pour toutk.

5.1. LES FILTRATIONS G ´EOM ´ETRIQUE ET NASH-CONSTRUCTIBLE ´EQUIVARIANTES85

Ainsi, pour tout k, en appliquant le foncteur Hk(G,·) aux suites exactes courtes de com-plexes

0→Ep,0(Y)→Ep,0(X)→Ep,0(X−Y)→0,

on obtient de nouvelles suites exactes courtes

0→Hk G, Ep,0(Y)→Hk G, Ep,0(X)→Hk G, Ep,0(X\Y)→0.

En particulier, fixons q et i et rappelons que Ee1,q = E0q,+2q. Alors, on a la suite exacte courte

0→Hi G, E0q,+2q(Y)→Hi G, E0q,+2q(X) →Hi G, E0q,+2q(X\Y)→0,

qui induit la suite exacte longue d’homologie

. . .→Hj Hi G, E0q,+2q(Y)→Hj Hi G, E0q,+2q(X)

→Hj Hi G, E0q,+2q(X\Y)→Hj−1 Hi G, E0q,+2q(Y)→. . . ,

i.e. la suite exacte longue

. . .→IIqEi,j2 (Y)→IIqEi,j2 (X)→IIqE2i,j(X\Y)→IIqEi,j2 1(Y)→. . .

Ces suites exactes longues (finies car les complexesEe1,q sont born´es) induisent des invariants additifs.

Remarque 5.1.4. Le fait que les suites exactes courtes

0→ NpCk(Y)→ NpCk(X)→ NpCk(X\Y)→0

soient scind´ees par un morphisme ´equivariant induit de la mˆeme fa¸con des suites exactes courtes 0→Hn(G,NpCk(Y))→Hn(G,NpCk(X))→Hn(G,NpCk(X\Y))→0.

Les suites exactes courtes de complexes associ´ees induisent alors des suites exactes longues d’homologie.

En particulier, on obtient la suite exacte longue (finie) d’homologie des paires (NpC)G,(NpC)G:

Hk (NpC(Y))G (Np1C(Y))G →Hk (NpC(X))G (Np1C(X))G →Hk (NpC(X\Y))G (Np1C(X\Y))G →Hk−1 (NpC(Y))G (Np1C(Y))G

5.2 Invariants additifs et co¨ıncidence avec les nombres de Betti