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Dans cette partie nous démontrons trois résultats dans le cas microlocalement hyperbolique pour une suite de solutions bornée dans l’espace d’énergie H1 : d’une part que les traces ont la régularité H1 etL2 respectivement, d’autre part que si on suppose que la solution est meilleure (à l’intérieur) sur une des deux demi-bicaractéristiques alors on a une relation pseudo-différentielle entre les deux traces ; et enfin que si elle est meilleure queH1sur les deux demi-bicaractéristiques, alors les deux traces sont « nulles ».

On se place près d’un pointC0hyperbolique, ce qui se traduit par r(x, y, η)c|η|2

(A.21)

près deC0. On considère une suiteukbornée dansH1(]0,1[×Y)et telle que P uk=

x2+R(x, y, Dy)

Id +M0x+M1

uk=vk0 dansL2

]0,1[×Y . (A.22)

Les résultats de cette partie reposent sur le lemme de factorisation suivant (voir [8, lemme 23.2.8]) :

LEMME 6.1. – SoitC0∈ Hun point hyperbolique. Alors il existe Λ±= Op(λ±(x, y, η))et T = Op(t(x, y, η))des opérateurs pseudodifférentiels tangentiels d’ordre1et−∞ respective-ment tels que près deC0on a

P=x2+R(x, y, Dy) +M0(x, y, Dy)∂x+M1(x, y, Dy) (A.23)

=

DxΛ+(x, y, Dy)

DxΛ(x, y, Dy) +T(x, y, Dy) . De plus le symbole principal deΛ±est près deC0égal àσ1±) =

r.

Démonstration. – La preuve de ce lemme est identique à celle de Hörmander dans le cas scalaire. Nous la rappelons : on procède par approximations successives. On choisit d’abordΛ+1 un opérateur pseudodifférentiel de symbole principal égal près deC0àλ+1(x, y, η) =

r(x, y, η).

On poseΛ1 =−Λ+1 +iM0et on obtient

(DxΛ+1)(DxΛ1) =D2x+1 + Λ1)DxΛ+1λ1 1

i∂x1).

(A.24)

Comme le symbole principal de−Λ+1Λ1 est le même que celui deRon obtient que P+ (DxΛ+1)(DxΛ1) =T1,

(A.25)

T1est un opérateur pseudo-différentiel tangentiel de degré1.

Supposons maintenant qu’on a construitΛ±i etTides opérateurs pseudodifférentiels de degrés respectifs1et2−itels que

P+ (DxΛ+i )(DxΛi ) =Ti. (A.26)

On cherche alors Λi+1 sous la forme Λ±i+1 = Λ±i +Si+1± où les Si+1± sont des opérateurs pseudodifférentiels tangentiels de degré2(i+ 1). On obtient

P+ (DxΛ+i+1)(DxΛi+1) =Ti+Si+1+ (DxΛi ) + (DxΛ+i )Si+1 +Si+1+ Si+1 ,

=Ti+ (Si+1+ +Si+1 )Dx−Si+1+ Λi −Si+1Λ+i + [DxΛ+i , Si+1 ] +S+i+1Si+1 .

(A.27)

Comme le symbole principal deΛ±i est, d’après notre construction scalaire (et égal à±√ r), la contribution de la dernière ligne dans (A.27) est de degré2(i+ 1). Si on prend

Si+1+ +Si+1 = 0, (A.28)

etSi+1+ un opérateur pseudodifférentiel tangentiel de symbole principal égal à σ2(i+1)(Si+1+ ) =σi(Ti)

−√ r, (A.29)

on voit facilement que le terme de droite dans (A.27) est un opérateur pseudodifférentiel tangentiel de degré2(i+ 1). Une procédure de sommation des symboles à la Borel permet alors de définirΛ±+(pour notre propos, on aurait pu en fait se limiter a définir une factorisation approchée, c’est-à-dire à définir lesΛ±i pouriassez grand). ✷

Remarque 6.2. – On peut de la même façon construire des opérateurs Λ± de symboles principaux égaux à±√

retTrégularisant tels que

P=x2+R(x, y, Dy) +M0(x, y, Dy)∂x+M1(x, y, Dy), (A.30)

=

DxΛ(x, y, Dy)

DxΛ+(x, y, Dy) +T(x, y, Dy) .

Soit q0(y, η)un symbole de degré0égal à1 dans un voisinage conique deC0 et à support proche deC0. On noteq±(x, y, η)la solution de l’équation

(∂x∓Hr(x,y,η))q±= 0, q±|x=0=q0, (A.31)

Hr est le champ hamiltonien associé à

r (ici la variablex est considérée comme un paramètre). Si le support deq0est assez proche deC0, cette équation a bien un sens (au moins pour|x|assez petit). On remarquera aussi queq±est alors invariante le long de la projection en (x, y, η),γ±, de la courbe intégrale du champ hamiltonien du symbolep=ξ2−r(x, y, η)issue du pointC= (x= 0, y, ξ=±√

r(0, y, η), η).

Soitϕ∈C0(Rx)égale à1au voisinage de0. Le symboleϕ(x)q(x, y, η)est alors à support compact enx, yet ce support peut être choisi arbitrairement proche deγ±si le support deq0est choisi proche deC0. On noteraQ±= Op(q±)et

wk+=Q+(DxΛ)uk, wk =Q(DxΛ+)uk, (A.32)

solutions de

(DxΛ+)wk+= [DxΛ+, Q+](DxΛ)uk+Q+vk, (A.33)

(DxΛ)wk= [DxΛ, Q](DxΛ+)uk+Qvk. (A.34)

Les termes de droite dans (A.33) et (A.34) sont bornés dansL2. Les inégalités d’énergie usuelles (voir [8, §23.1]) pour l’opérateur(DxΛ+)montrent (puisquew+k 0pourx/0) que

wk+∈C

[0,1];L2(Y) . (A.35)

On a le même résultat pour wk, ce qui implique que (Q(DxΛ+)uk)|x=0 et (Q(Dx Λ)uk)|x=0 sont bornés dansL2, dont on déduit queDxuk|x=0 et uk|x=0 sont bornés dans L2$0etH$10 respectivement.

On revient à l’analyse de (A.33).

Puisque le symbole principal de[DxΛ+, Q+]est égal d’après (A.31) à 1

i

x(q0)− {√ r, q0}

+1 i

x(ϕ)− {√ r, ϕ}q0

=−iϕ(x)q0, (A.36)

la seule contribution qui ne converge pas fortement vers0 dansL2 dans le membre de droite de (A.33) est celle de l’intersection du support deq0 (un petit voisinage deγ+) avec le sup-port de ϕ). Si on fait l’hypothèse additionnelle que uk converge fortement vers 0 microlo-calement dans {x >0} au voisinage la demi-bicaractéristique issue du pointC= (x= 0, y0, ξ0=

r(0, y0, η0), η0)(ou dit autrement que le support de la mesure de défaut associée à(uk) ne rencontre pas, au voisinage deC0, pourx >0, cette demi-bicaractéristique), le terme de droite de (A.33) converge fortement vers0dansL2et on en déduit par les estimations d’énergie usuelles pour l’opérateur(DxΛ+)

w+k|x=0=Q0

Dxuk|x=0Λuk|x=0

0 dansL2(Y).

(A.37)

La relation (A.37) nous donne donc une relation pseudodifférentielle entre les deux traces de uk. Si on fait l’hypothèse symétrique que le support de la mesure de défaut associée à (uk) ne rencontre pas, au voisinage de C0, pour x >0, la demi-bicaractéristique issue de (x= 0, y0, ξ0=−√

r, η0), on obtient une relation pseudodifférentielle symétrique Q0

Dxuk|x=0Λ+uk|x=0

0 dansL2(Y) (A.38)

⇔Q0

Dxuk|x=0+ Λuk|x=0

0 dansL2(Y).

Si les deux relations pseudo-différentielles précédentes sont vérifiées, on en déduit facilement que les deux traces de(uk)convergent fortement vers0dansH$10 etL2$0respectivement.

Remerciements

Nous remercions le rapporteur pour ses commentaires et remarques.

RÉFÉRENCES

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(Manuscrit reçu le 7 octobre 1999 ; accepté, après révision, le 12 octobre 2000.)

Nicolas BURQ Université de Paris Sud,

UMR 8628 du CNRS, Mathématiques, Bât. 425, 91405 Orsay Cedex, France E-mail : Nicolas.Burg@math.u-psud.fr

Gilles LEBEAU Centre de Mathématiques,

UMR 7640 du CNRS, École Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France E-mail : lebeau@math.polytechnique.fr

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