\documentclass{eudml-infty}
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\begin{document}

Séminaire BOURBAKI
Novembre 1998
51ème année, 1998-99, n${}^{\text{o}}$852
MÉTHODES $L^{2}$ ET RÉSULTATS EFFECTIFS
EN GÉOMÉTRIE ALGÉ$\acute{}$BRIQUE
par Jean-Pierre DEMAILLY
1. INTRODUCTION
La théorie des systèmes linéaires adjoints a pour but $\mathrm{d}$ `étudier les espaces de
sections $H^{0}(X,\ K_{X}+mL)$ associés à un fibre' en droites $L$ ample --ou du moins
suffisamment positif --sur une variété algébrique projective $X$ de dimension $n$. La
motivation principale est la construction de plongements d'une ``variété algébrique
polarisée`, $(X,\ L)$ donnée dans un espace projectif complexe $\mathbb{P}_{\mathbb{C}}^{N}$, avec des bornes
effectives explicites pour les degrés. À leur tour, de tels plongements peuvent être
utilisés pour démontrer des théorèmes de finitude ou pour essayer de classifier les
structures algébriques sur une variété de type topologique donné.
On supposera tout au long de cet exposé que $X$ est lisse, définie sur $\mathbb{C}$, et on
notera $K_{X}=\Lambda^{n}T_{X}^{\star},\ n=\dim X$, le {\it fibre en droites canonique} de $X$. On utilisera
la notation additive usuelle pour le groupe de Picard: $K_{X}+mL$ est donc synonyme
de $K_{X}\otimes L^{\otimes m}.\ \mathrm{L}$ `une des questions les plus motivantes pour la théorie des systèmes
llnéaires adjoints a sans doute été la conjecture suivante, due à T Fujita [Fuj87, 88.
Conjecture (Fujita). {\it Si} $L$ {\it est un fibre en droites ample sur une variété projective}
$X$ {\it de dimension} $n$, {\it alors}
(i) $K_{X}+mL$ {\it est engendré}$\acute{}$ {\it par ses sections pour} $m\geq n+1$.
(ii) $K_{X}+mL$ {\it est très ample pour} $m\geq n+2$.
À ce jour, la partie (ii) de la conjecture de Fujita semble encore hors de portée
hormis le cas bien compris des dimensions 1 et 2 (cf I Reider [Rei87]), mais la
partie (ii a fait 1`objet de nombreux travaux qui ont conduit à une réponse positive
jusqu'en dimension 5 (Ein-Lazarsfeld [EL93] en dimension 3 Y Kawamata $[\mathrm{Kaw}97\mathrm{a}]$
en dimension 4 S Helmke [Hel98] en dimension 5).
59
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
Il faut observer que ce type de résultat, fournissant une borne universelle ne
dépendant que de la dimension $n$ pour 1`entier $m$, se saurait être vrai pour les systèmes
linéaires $H^{0}(X,\ mL)$. En effet, si $X$ est une courbe de genre $g$, il est bien connu que
$H^{0}(X,\ mL)$ n'a pas de sections si $m<g$, pour $L$ générique de degré 1. Par ailleurs,
les bornes de la conjecture de Fujita sont déjà optimales dans le cas où $X=\mathbb{P}_{\mathbb{C}}^{n}$,
$L=0$ (1), puisqu'on a alors $K_{X}=0(-n-1)$.
Le caractère inévitable du fibre' canonique s`explique par son intervention dans
les théorèmes $\mathrm{d}$ `annulation fondamentaux tels que le théorème de Kodaira-Nakano,
le théorème de Kawamata-Viehweg ou le théorème de Nadel (voir \S 2). $\mathrm{L}$ `approche
présentée ici s`appuira sur une étude approfondie des métriques singulières et des
idéaux multiplicateurs de Nadel, qui mesurent de façon précise 1`influence des ensem-
bles-base des sytèmes linéaires considérés. Le cadre de travail est la théorie de Hodge
$L^{2}$, et les outils analytiques sous-jacents sont les théorèmes $\mathrm{d}$ `existence $L^{2}$ pour les
solutions de 1`opérateur $\partial$. Une des applications marquantes de ces techniques est la
démonstration du théorème de 1`iinvarance des plurigenres par déformation, récem-
ment obtenu par Y.T. Siu [Siu97] dans le cas des variétés de type générall Le lecteur
pourra consulter Y Kawamata $[\mathrm{Kaw}97\mathrm{b}$, Kaw98 $]$ pour diverses généralisations dans
un contexte plus algébrique, incluant notamment le cas des déformations de variétés
ayant des singularités canoniques.
\begin{theorem}
Théorème (Siu). {\it Soit} $\chi \rightarrow S$ {\it une famille projective lisse de varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}${\it s de type géneéra a}
{\it au-dessus d}'{\it une base} $S$ {\it irréductibh} . {\it Alors les plurigenres} $p_{m}(X_{t})=h^{0}(X_{t},\ mK_{X_{t}})$
{\it des fibres sont inde}'{\it pendants de} $t$ {\it pour tout} $m\geq 0$.
\end{theorem}
$\mathrm{L}$ `assertton plus générale où les fibres $X_{t}$ seraient de dimension de Kodaira quel-
conque est encore conjecturale (et nécessite $\mathrm{vra}$ isemblablement dee techniique de
théorie de Hodge beaucoup plus élaborées). Nous allons maintenant donner un apeeçu
des méthodes uttiliéee et de la prreuv dee prrincpaux rrésultats --en essayant de nous
adresser au lecteur non néceessairement sspécialiste de la géométtie algébrrquee
2. MÉTRIQUES SINGULIÈRES ET THÉORÈMES D'ANNULATION
2.1. Métriques hermitien enn $\mathrm{s}$ ssinulièrre
Soit $(L,\ h)$ un fibré holomorphe en drroite heermitin su une vvariét complexe $X$.
On ne suppose pas a priori que la méétriqu $h$ ssoi de classe $C^{\infty}$, mais on pose toute-
fois une condition restrictive de maanièr à pouvoir calculer la courbure au ssen des
courants (cf. [Dem90, DPS94]).
60
\medskip
(852 {\it MÉTHODES} $L^{2}$ {\it ET RÉSULTATS EFFECTIFS}
\begin{definition}
2.1.1. Définition. {\it Une me}'{\it trique} ({\it hermitienne}) {\it singulière sur un fibre en droites} $L$
{\it est une me}'{\it trique donne}'{\it e dans toute trivialisation} $\tau$ : $L_{|U}\rightarrow^{\simeq}U\times \mathbb{C}$ {\it par}
$$
\Vert\xi\Vert=|\tau(\xi)|e^{-\varphi(x)},\ x\in U,\ \xi\in L_{x}
$$
{\it où} $\varphi\in L_{1\mathrm{o}\mathrm{c}}^{1}(U)$ {\it est une fonction arbitraire localement inté}$\acute{}${\it gmble} ({\it pour la mesure de}
{\it Lebesgue dans des coordonne}'{\it es locales}), {\it appele}'{\it e poids de la mé}$\acute{}${\it trique par rapport à la}
{\it trivialisation} $\tau$.
\end{definition}
Si $\tau'$ : $L_{|U'}\rightarrow U'\times \mathbb{C}$ est une autre trivialisation, $\varphi'$ le poids associé sur $U'$ et
$g\in 0^{\star}(U\cap U')$ la fonction de transition, alors $\tau^{f}(\xi)=g(x)\tau(\xi)$ pour tout $\xi\in L_{x}$,
donc $\varphi'=\varphi+\log|g|$ sur $U\cap U'$. Une définition possible de la {\it forme de courbure} de
$L$ consiste à poser
\begin{center}
(2.1.2)   $\displaystyle \Theta_{h}(L)=\frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\varphi$
\end{center}
sur $U.\ \mathrm{C}$ `est une 2-forme réeUe {\it d}-fermée de type (1, 1) La formule $\varphi'=\varphi+\log|g|$
montre préciiément que $ i\partial\overline{\partial}\varphi$ est invariant par changement de trivialisation, et par
conséquent $\Theta_{h}(L)$ est un {\it courant} de type (1, 1) globalement défini ssu $X$ (rappelons
que, $\mathrm{d}$ `après G. De Rham [Rh55], un courant est $\mathrm{s}$ implem ent une forme diffe'rentielle
à coefficients distributions); 1`hypothèse $\varphi\in L_{1\mathrm{o}\mathrm{c}}^{1}(U)$ garran ti en effet que $\Theta(L)$ {\it existe}
au sens des distributions. Un changement de méttique $h\mapsto h^{f}$ s'obtient par $h^{f}=he^{-\psi}$
avec $\psi\in L_{1\mathrm{o}\mathrm{c}}^{1}(X)$, de sorte que
\begin{center}
(2.1.3)   $\displaystyle \Theta_{h'}(L)=\Theta_{h}(L)+\frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\psi$
\end{center}
appartient à la même classe de cohomologie de De Rham que $\Theta_{h}(L)$ daan $H_{DR}^{2}(X,\ \mathbb{R})$.
De plus, on sait (cf. par exemple [GH78]) que la ppremièr classe de Chern $c_{1}(L)$ est
définie en cohomologie de De Rham précisément par le courant $\Theta_{h}(L)$. Rappelons
qu'un {\it courant} réel $T=i\displaystyle \sum_{1\leq j,k\leq n}T_{jk}dz_{j}\wedge d\overline{z}_{k}$ de type (1, 1) est dit ({\it semi}-) {\it positif} si
$\displaystyle \sum_{1\leq j,k\leq n}\lambda_{j}\overline{\lambda}_{k}T_{jk}$ est une mesure positive pour tout ssyttèm de coefficients com-
plexes $\lambda =(\lambda_{j})\in \mathbb{C}^{n}$. Une fonction $\varphi\in L_{1\mathrm{o}\mathrm{c}}^{1}$ est dite {\it plurisousharmonique} si
$i\displaystyle \partial\overline{\partial}\varphi=i\sum\partial^{2}\varphi/\partial z_{j}\partial\overline{z}_{k}dz_{j}\wedge d\overline{z}_{k}\geq 0$. On introduit la ddénnitio suivante.
\begin{definition}
2.1.4. Définitionn {\it Le fibre hermitien singulie}'{\it r} $(L,\ h)$ {\it est} $dit$ {\it à courbure ssmi-poostive}
({\it resp. definie positive}) {\it si le} (1, 1)-{\it courant de courbure} $\Theta_{h}(L)$ {\it est semi-positif, resp}. $si$
$\Theta_{h}(L)$ {\it est defini positif}, $i.e$. {\it il existe une} (1, 2-{\it forme} $\omega =i\displaystyle \sum_{1\leq j,k\leq n}\omega_{jk}(z)dz_{j}\wedge d\overline{z}_{k}$
{\it de classe} $ c\infty$, {\it definie positive, et} $\epsilon >0$ {\it tels que} $\Theta_{h}(L)\geq\epsilon\omega$.
\end{definition}
61
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
Avant d'aller plus loin, nous discutons deux exemples fondamentaux.
2.1.5. Exemple. Soit $D=\displaystyle \sum\alpha_{j}D_{j}$ un diviseur à coefficients $\alpha_{j}\in \mathrm{Z}$ et soit $L=(9 (D)$
le faisceau inversible associé, défini comme le faisceau des fonctions méromorphes $u$
telles que $\mathrm{div}(u)+D\geq 0$; le fibré en droites correspondant peut alors être muni de
la métrique singulière définie par $\Vert u\Vert=|u|$ (module de la fonction méromorphe $u$).
Si $g_{j}$ est un générateur de l'ddéal de $D_{j}$ sur un ouvert $U\subset X$, alors $\displaystyle \tau(u)=u\prod g_{j}^{\alpha_{j}}$
définit une trivialisation de $(0(D)$ sur $U$, donc notre métrique singulière est associée
au poids $\displaystyle \varphi=\sum\alpha_{j}\log|g_{j}|$. L'équation de Lelong-Poincaré ([Lel57, 69]) implique
$$
\Theta(0(D))=\frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\varphi=[D],
$$
où $[D]=\displaystyle \sum\alpha_{j}[D_{j}]$ désigne le courant d'nntégration sur $D$. La courbure est semi-
positive au sens des courants si et seulement si le diviseur $D$ est effectif (i.e. à coefh-
cients $\alpha_{j}\geq 0$).
2.1.6. Exemple. Supposons que $\sigma_{1},\ \ldots,\ \sigma_{N}$ soient des sections holomorphes non
nulles de $L$. On peut alors définir une métrique hermitienne naturelle $h$ (éventuelle-
ment singulière) sur $L^{\star}$, en posant
$\displaystyle \Vert\xi^{\star}\Vert^{2}=\sum_{1\leq j\leq n}|\xi^{\star}.\sigma_{j}(x)|^{2}$ pour $\xi^{\star}\in E_{x}^{\star}$.
La métrique duale de $L$ est donnée par
$$
\Vert\xi\Vert^{2}=\frac{|\tau.(\xi.)|^{2}}{|\tau(\sigma_{1}(x))|^{2}+\cdot+|\tau(\sigma_{N}(x))|^{2}}
$$
par rapport à toute trivialisation locale $\tau$. La fonction poids associée est donc donnée
par $\displaystyle \varphi(x)=\log(\sum_{1\leq j\leq N}|\tau(\sigma_{j}(x))|^{2})^{1/2}$. Notons
$\Sigma=|\sigma_{1},\ \ldots,\ \sigma_{N}| :=$ Vect $(\sigma_{1},\ \ldots,\ \sigma_{N})$
le système linéaire défini par $\sigma_{1},\ \ldots,\ \sigma_{N}$ et $B_{\Sigma}=\cap\sigma_{j}^{-1}(0)$ son ensemble base. On
a une application méromorphe
$\Phi_{\Sigma}:X\backslash B_{\Sigma}\rightarrow P(\Sigma^{\star})\simeq \mathbb{P}^{N-1},\ x\mapsto\Phi_{\Sigma}(x)\simeq[\sigma_{1}(x):\sigma_{2}(x)\ :.\ .\ .\ :\sigma_{N}(x)]$,
qui à $x$ associe $1' \mathrm{hyperplan}$
$$
\Phi_{\Sigma}(x)=\{\sigma=\sum\xi_{j}\sigma_{j};\sigma(x)=\sum\xi_{j}\sigma_{j}(x)=0\}\subset\Sigma.
$$
62
\medskip
(852) {\it MÉTHODES} $L^{2}$ {\it ET RÉSULTATS EFFECTIFS}
Avec ces notations, la courbure $\Theta_{h}(L)$ restreinte à $X\backslash B_{\Sigma}$ s'identifie à Pimage-inverse
par $\Phi_{\Sigma}$ de la métrique de Fubini-Study $\displaystyle \omega_{\mathrm{F}\mathrm{S}}=\frac{i}{2\pi}\partial\overline{\partial}\log(|z_{1}|^{2}+\cdots+|z_{N}|^{2})$ sur $\mathbb{P}^{N-1}$.
Le courant $\Theta_{h}(L)$, qui est de bidimension $(n-1,\ n-1)$, ne peut porter de masse
sur $B_{\Sigma}$ lorsque $B_{\Sigma}$ est de codimension $\geq 2$, mais il peut se produire que $B_{\Sigma}$ ait une
{\it composante} divisorielle égale au pgcd $D$ des diviseurs $\sigma_{j}=0$. Dans ce cas, on vérifie
aisément que $\Theta_{h}(L)$ est égal au courant $\mathrm{d}$ `intégration $[D]$ en restriction à $B_{\Sigma}$. Dans
tous les cas, $\Theta_{h}(L)$ est un courant positif fermé.
2.2. Identité de Bochner-Kodaira-Nakano
Dans cette section, on désigne par $(L,\ h)$ un fibre' holomorphe hermitien au-dessus
$\mathrm{d}$ une variété complexe $X$, tel que la métrique $h$ soit de classe $C^{\infty}$. Rappelons tout
$\mathrm{d}$ `abord le lemme classique suivant (voir par exemple [GH78]).
\begin{lemma}
2.2.1. Lemme. {\it Il existe une unique connexion} $D=\nabla+\overline{\nabla}$ {\it sur} $L$, {\it dite connexion de}
{\it Chern, ayant les proprie}'{\it te}'{\it s suivantes}:
(i) $D$ {\it opère sur les sections} $C^{\infty}$ {\it des fibres} $\Lambda,\ T_{X}^{\star}\otimes L$, {\it la composante} $\nabla$ ({\it resp}. $\overline{\nabla}$) {\it en}-
{\it voyant les formes de type} $(p,\ q)$ {\it dans les formes de type} $(p+1,\ q)$, ({\it respectivement}
$(p,\ q+1))$.
(ii) $D$ {\it satisfait la règh de Leibnitz, à savoir} $D(f\wedge u)=df\wedge\nabla u+(-1)^{\deg f}f\wedge\nabla u$,
{\it si} $f$ {\it est une forme à valeurs scalaires et} $u$ {\it une forme à valeurs dans} $L$.
(iii) $D$ {\it est holomorphe}'', {\it i.e}. $\overline{\nabla}=\overline{\partial}$.
(iv) $D$ {\it est hermitienne}, $i.e$. {\it la me}'{\it trique} $h$ {\it est une section paarlllèl} $du$ {\it fibre des ma}-
{\it trices hermitiennes} Herm $(E)\subset E^{\star}\otimes\overline{E}^{\star}$.
\end{lemma}
Si $L_{|U}\simeq U\times \mathbb{C}$ est localement ttivialisé et si la méétriqu $h$ ddOnné par un poids
$e^{-\varphi}$, on vérifie facilement que
\begin{center}
(2.2.2)   $\nabla u=\partial u-2\partial\varphi\wedge u,\ \overline{\nabla}u=\overline{\partial}u,\ D^{2}u=(\nabla\overline{\nabla}+\overline{\nabla}\nabla)u=2\partial\overline{\partial}\varphi\wedge u$,
\end{center}
en sorte que $\displaystyle \frac{i}{2\pi}D^{2}u=\Theta_{h}(L)\wedge u$. On suppose maintenant que $X$ est munie d'une
métrique hermitienne $\omega =i\displaystyle \sum_{1\leq j,k\leq n}\omega_{jk}(z) dz_{j}\wedge d\overline{z}_{k}$ ddéfni positive. Une telle
métrique permet de définir des normes $L^{2}$ et des espaces de sections $L^{2}$ globales
$L^{2}(X,\ \Lambda^{p,q}T_{X}^{\star}\otimes L)$ en posant
$$
\Vert u\Vert^{2}=\Vert u\Vert_{\omega,h}^{2}=\int_{X}|u|_{\omega}^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega},
$$
où $dV_{\omega}=\displaystyle \frac{1}{n!}w^{n}$ est 1`élément de volume kkhhérienn $|u|_{\omega}$ la norme ponctuelle induite
par $\omega$ sur $\Lambda^{p,q}T_{X}^{\star}$ et $e^{-\varphi}$ le poids de la métrique $h$ suu $L$ (il $\mathrm{y}$ a quelque abus dans
63
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
cette notation, car le poids $\varphi$ n'est pas global, mais on utilisera tout de même cette
notation par souci de simplicité). La norme $L^{2}$ permet de définir des {\it adjoints} formels
$\nabla^{\star}$ et $\overline{\nabla}^{\star}$, de types respectifs (-1,0) et $(0,\ -1)$, et on considère les opérateurs de
Laplace-Beltrami associés
$$
\triangle=DD^{\star}+D^{\star}D,\ \square =\nabla\nabla^{\star}+\nabla^{\star}\nabla,\ \overline{\square }=\overline{\nabla}\overline{\nabla}^{\star}+\overline{\nabla}\overline{\nabla}.
$$
On a alors l'ddentité fondamentale suivante.
2.2.3. Identité de Bochner-Kodaira-Nakano. {\it Si} $\omega$ {\it est kàhlérienne, les laplaciens}
$\triangle,\ \square ,\ \overline{\square }$ {\it vérifient} $\triangle=\square +\overline{\square }$ {\it e}f
$$
\overline{\square }=\square +[\Theta_{h}(L),\ \Lambda]
$$
{\it où} $\Lambda$ {\it est l}'{\it adjoint de l}'{\it ope}'{\it rateur} $s \mapsto\omega \wedge s,\ \Theta_{h}(L)$ {\it l}'{\it ope}'{\it rateur de multiplication par}
{\it le tenseur de courbure de} $(L,\ h)$ {\it et} $[\cdot,\ ]$ {\it le crochet de commutation}.
En chaque point $x\in X$, on peut choisir un système de coordonnées $(z_{1},\ \ldots,\ z_{n})$
qui diagonalise simultanément les formes hermitiennes $\omega(x)$ et $\Theta_{h}(L)(x)$, de telle
manière que
$$
\omega(x)=i\sum_{1\leq j\leq n}dz_{j}\wedge d\overline{z}_{j},\ \Theta_{h}(L)(x)=i\sum_{1\leq j\leq n}\gamma_{;i}dz_{j}\wedge d\overline{z}_{j}
$$
avec $\gamma_{1}\leq\cdots\leq\gamma_{n}$. Les valeurs propres de courbure $\gamma_{j}=\gamma_{j}(x)$ sont alors définies de
manière unique et continues en $x$. Pour toute $(p,\ q)$-forme $u=\displaystyle \sum u_{JK}dz_{J}\wedge d\overline{z}_{K}\otimes s$
(avec $s$ section holomorphe trivialisante de $L,\ |s|_{h}=e^{-\varphi}$), un calcul explicite donne
$$
\{[i\Theta_{h}(L),\ \Lambda]u,\ u\rangle=\sum_{|J|=p,|K|=q}(\sum_{j\in J}\gamma_{j}+\sum_{j\in K}\gamma_{j}-\sum_{1\leq j\leq n}\gamma_{j})|u_{JK}|^{2}e^{-2\varphi}
$$
\begin{center}
(2.2.4)   $\geq(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q}-\gamma_{n-p+1}-\cdots-\gamma_{n})|u|^{2}e^{-2\varphi}$.
\end{center}
Comme $\langle\langle\overline{\coprod}u,\ u\}\rangle=\Vert\overline{\nabla}u\Vert^{2}+\Vert\overline{\nabla}^{\star}u\Vert^{2}$, on déduit de (2.2.3) et (2.2.4) l'nnégalité fon-
dament ale
\begin{center}
(2.2.3)   $\displaystyle \Vert\overline{\nabla}u\Vert^{2}+\Vert\overline{\nabla}u\Vert^{2}\geq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q}-\gamma_{n-p+1}-\cdots-\gamma_{n})|u|^{2}e^{-\varphi}dV_{\omega}$.
\end{center}
Supposons que $\Theta_{h}(L)$ soit positive. Dans ce cas, il est naturel de munir $X$ de la
métrique kàhlérienne particulière $\omega =\Theta_{h}(L)$. Alors $\gamma_{j}=1$ pour $j=1,2,\ \ldots,\ n$ et
on obtient l'égalité $\Vert\overline{\nabla}u\Vert^{2}+\Vert\overline{\nabla}^{\star}u\Vert^{2}=(p+q-n)\Vert u\Vert^{2}$. Ceci implique en particulier
64
\medskip
(852) {\it MÉTHODES} $L^{2}$ {\it ET RÉSULTATS EFFECTIFS}
que les formes $\overline{\square }$-harmoniques sont nulles en tout bidegré $(p,\ q)$ tel que $p+q>n$,
$\mathrm{d}$ `où le
2.2.6. Théorème d'annulation de Kodaira-Akizuki-Nakano. {\it Si} $(L,\ h)$ {\it est un}
{\it fibré en droites à courbure positive sur une variéJté}$\acute{}$ {\it complexe compacte} $X$, {\it alors}
$H^{p,q}(X,\ L)=H^{q}(X,\ \Omega_{X}^{p}\otimes L)=0$ {\it pour} $p+q>n=\dim X$.
Observons cependant que le théorème de Kodaira-Akizuki-Nakano n'est pas vala-
ble dans le cas de fibrés munis de métriques $h$ singulières (et en particulier, dans le
cas de systèmes linéaires ayant un ensemble-base non trivial), car $\omega$ doit être lisse et
le choix t{\it o} $=\Theta_{h}(L)$ n'est pas permis dans ce cas.
2.3. Estimations $L^{2}$ de Hörmander-Andreotti-Vesentini
Dans cette section, on s`affranchit complètement de toute hypothèse de régularité
sur la métrique $h$ de $L$. On suppose simplement que $\Theta_{h}(L)$ est un courant positif
Les coefficients de ce courant sont alors des mesures, ses valeurs propres par {\it rapport} à
la métrique de référence t{\it o} sont évaluées en considérant la partie absolument continue
de $\Theta_{h}(L)$ par {\it rapport} à la mesure de Lebesgue (et en négligeant la partie singullère).
\begin{theorem}
2.3.1. Théorème. {\it Soit} $(X,\ \omega)$ {\it une varie}'{\it ie}' {\it kâhlérienne}, $\dim X=n$. {\it On suppose}
{\it que} $X$ {\it est ou bien compacte ou bien faiblement pseudoconvexe, au sens où} $X$ {\it pos}-
{\it sède une fonction d}'{\it exhaustton} $C^{\infty}$ {\it faiblement plurisousharmonique. Soit} $(L,\ h)$ {\it un}
{\it fibre en droites holomorphe muni d}'{\it une me}'{\it trique hermitienne} $sin9^{g}$ {\it llièr à courbure}
$\Theta_{h}(L)\geq 0$, {\it et soient}
$$
\gamma_{1}(x)\leq\cdots\leq\gamma_{n}(x)
$$
{\it les valeurs propres de courbure de} $\Theta_{h}(L)$ {\it par rapport à la me}$\acute{}${\it étriq} $e$ t{\it o en tout point}.
{\it Alors pour toute forme} $g\in L^{2}(X,\ \Lambda^{n,q}T_{X}^{\star}\otimes E)$ {\it telle que}
$$
\overline{\partial}g=0\ et\ \int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}<+\infty,
$$
({\it on suppose donc} $g(x)=0$ {\it presque partout aux points où} $\gamma_{1}(x)+\cdots+\gamma_{q}(x)=0$), {\it il}
{\it existe} $f\in L^{2}(X,\ \Lambda^{n,q-1}T_{X}^{\star}\otimes E)$ {\it telle que}
$$
\overline{\partial}f=g\ et\ \int_{X}|f|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}\leq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}.
$$
\end{theorem}
{\it Preuve abbe}$\acute{}${\it ée}$\acute{}${\it ee} Supposons d'abord quu $X$ ssoi compacte et que $h$ soit de classe $C^{\infty}$,
en sorte que les valeurs propres $\gamma_{j}$ sont des fonctions continues bboréées LLnnéglitt
65
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
(2.2.5) montre que pour $p=n$ on a
$$
\Vert\overline{\nabla}u\Vert^{2}+\Vert\overline{\nabla}^{\star}u\Vert^{2}\geq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})|u|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}.
$$
Les opérateurs $\overline{\nabla}$ et $\overline{\nabla}^{\star}$ peuvent être étendus en des opérateurs fermés à domaine
dense sur les espaces de sections $L^{2}$, et l'nnégalité ci-dessus s'étend à toute forme
$u\in L^{2}$ dans 1'intersection Dom(V) $\cap$ Dom $(\overline{\nabla}^{\star})$ de leurs domaines. Considérons la
somme directe orthogonale
$L^{2}(X,\ \Lambda^{n,q}T_{X}^{\star}\otimes L)=\mathrm{Ker}\overline{\nabla}\oplus(\mathrm{Ker}\overline{\nabla})^{\perp},\ (\mathrm{Ker}\overline{\nabla})^{\perp}=\overline{{\rm Im}\overline{\nabla}^{\star}}\subset \mathrm{Ker}\overline{\nabla}^{\star}$,
et écrivons un élément $ u\in$ Dom $(\nabla)\neg$ sous la forme $u=u_{1}+u_{2}$ dans cette décompo-
sition. Comme $g\in \mathrm{Ker}\overline{\nabla}$, on a \{\{ $u,\ g\rangle\rangle=\{\langle u_{1},\  g\rangle\rangle$, d'où par Cauchy-Schwarz
$|\langle\langle u,\ g\displaystyle \rangle\rangle|^{2}\leq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})|u_{1}|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}$
$$
\leq(\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega})(\Vert\overline{\nabla}u_{1}\Vert^{2}+\Vert\overline{\nabla}^{\star}u_{1}\Vert^{2}).
$$
Or $\overline{\nabla}u_{1}=0$ et $\rightarrow\nabla u_{2}=0$, de sorte que $\overline{\nabla}u_{1}=\overline{\nabla}^{\star}u$ et on a donc
$$
|\ \langle\langle\ u,\ g\}\}|^{2}\leq C\Vert\overline{\nabla}^{\star}u\Vert^{2},\ C=\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{\mathrm{q}})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}.
$$
La forme linéaire $v=\overline{\nabla}^{\star}u\mapsto\langle\langle u,\  g\rangle\rangle$ définie sur ${\rm Im}\nabla^{\star}$ se prolonge donc en une
forme linéaire continue $ v\mapsto\{\langle v,\ f\}\rangle$ sur tout $L^{2}$, avec $\Vert f\Vert^{2}\leq C$, et la relation
$\langle\{u,\ g\}\rangle=\langle\{\overline{\nabla}^{\star}u,\  f\rangle\rangle$ implique par adjonction $\overline{\nabla}f=g$. Le théorème est donc démontré
dans le cas d'une métrique $h$ de classe $C^{\infty}$. Dans le cas général, on utilise des
arguments de régularisation. Comme la méthode est assez technique, nous renvoyons
à [Dem82] pour les détails. L'ddée est d'écrire $h=\displaystyle \lim_{\epsilon\rightarrow 0}h_{\in}$, avec des poids $\varphi_{\epsilon}$
convergeant vers $\varphi$ et formant une famille croissante par rapport à $\varphi$, en sorte que
$e^{-\varphi_{\epsilon}}\leq e^{-\varphi}$. On a donc $\Vert u\Vert_{\epsilon}\leq\Vert u\Vert$ pour les normes $L^{2}$ associées. On trouve des
solutions $f_{\epsilon}$ de l'équation $\overline{\nabla}f_{\in}=g$ satisfaisant l'estimation $L^{2}$
$$
\int_{X}|f_{\Xi}|^{2}e^{-2\varphi_{\epsilon}}dV_{\omega}\leq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi_{\epsilon}}dV_{\omega}
$$
$$
\leq\int_{X}(\gamma_{1}+\cdots+\gamma_{q})^{-1}|g|^{2}e^{-2\varphi}dV_{\omega}<+\infty.
$$
66
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
Le caractère uniforme de cette estimation vis-à-vis de $\epsilon$ entraî$\hat{}$ne qu on peut extraire
des $f_{\Xi}$ une sous-suite convergeant en norme $L^{2}$ vers une solution $f$ ayant les propriétés
requises. Le point essentiel est de vérifier que le processus $\mathrm{d}$ `approximation est possible
sans que les valeurs propres $\gamma_{j,\in}$ de $\displaystyle \Theta_{h_{\epsilon}}(L)=\frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\varphi_{\epsilon}$ s'écartent trop de celles de
$\displaystyle \frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\varphi.\ \mathrm{C}$ est effectivement possible $\mathrm{d}$ `après [Dem82, 92, 98]. Dans le cas où $X$ est
pseudoconvexe non compacte, le raisonnement est essentiellement identique, mais il
faut se ramener $\mathrm{d}$ `abord au cas d'une métrique kâhlérienne complète pour éviter les
difficultés éventuelles liées au domaine des opérateurss qui pourraient introduire des
''conditions au bord'' non triviales. On s'appuie sur le fait qu une variété kâhlérienne
$(X,\ \omega)$ possédant une exhaustion plurisousharmonique $\psi\geq 0$ admet toujours une
métrique kählérienne complète, par exemple $\hat{\omega}=\omega +i\partial\overline{\partial}(\psi^{2})$ (cf [Dem82]).
2.4. Faisceaux d'idéaux multiplicateurs et théorème de Nadel
Nous introduisons maintenant le concept de {\it faisceau d}'{\it idé}$\acute{}${\it aux multiplicateurs},
suivant une définition donnée par A Nadel [Nad89]. Nadel en a le premier donné une
application marquante au problème de 1`existence de métriques de Kâhler-Einstein sur
les variétés de Fano. $\mathrm{L}$ ` dée de base remonte aux travaux fondamentaux de E Bombiier
[Bom70] et H Skoda $[\mathrm{Sko}72\mathrm{a}]$.
\begin{definition}
2.4.1. Définition. {\it Soit} $\varphi$ {\it une fonction} $psh$ {\it sur un ouvert} $\Omega\subset X$; {\it on associe à} $\varphi$
{\it le faisceau d}'{\it ide}'{\it aux} $\mathrm{J}(\varphi)\subset 0_{\Omega}$, {\it formé}$\acute{}$ {\it des germes de fonctions holomorphes} $f\in(0_{\Omega,x}$
{\it telles que} $|f|^{2}e^{-2\varphi}$ {\it soii inté}$\acute{}${\it grable par rapport à la mesure de Lebesgue dans des coor}-
{\it donne}'{\it es locales quelconques près de} $x$. {\it Ce faisceau sera appelé}$\acute{}$ {\it faisceau d}'{\it idéaux mul}-
{\it tiplicateurs associe}' {\it au poids} $\varphi$.
\end{definition}
La variété des zéros $V(9(\varphi))$ est donc l'ensemble des points au voisinage desquels
$e^{-2\varphi}$ est non intégrable. Bien entendu, de tel points ne peuvent apparaîître que là où
$\varphi$ a des pôles logarithmiques. La formulation précise est la suivante.
\begin{definition}
2.4.2. Définition. {\it On dira qu}'{\it une fonction} $ psh\varphi$ {\it a un pôh logarithmique de coeffi}-
{\it cient} $\gamma>0$ {\it en un point} $x\in X$ {\it si le nombre de Lelong}
$$
\nu(\varphi,\ x):=\lim_{z\rightarrow}\inf_{x}\frac{\varphi(z)}{\log|z-x|}
$$
{\it est e}$\acute{}${\it éal à} $\gamma$.
\end{definition}
\begin{lemma}
2.4.3. Lemme $($Skoda $[\mathrm{Sko}72\mathrm{a}])$. {\it Soit} $\varphi$ {\it une fonction} $psh$ {\it sur un ouvert} $\Omega\subset \mathbb{C}^{n}$ {\it et}
{\it soii} $ x\in\Omega$.
\end{lemma}
67
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
\begin{lemma}
(i) {\it Si} $\iota/(\varphi,\ x)<1$, {\it alors} $e^{-2\varphi}$ {\it est intégrable au voisinage de} $x$, {\it en particulier on a}
$\mathrm{J}(\varphi)_{x}=0_{\Omega,x}$.
(ii) {\it Si} $\nu(\varphi,\ x)\geq n+s$ {\it pour un certain entier} $s\geq 0$, {\it alors} $e^{-2\varphi}\geq C|z-x|^{-2n-2s}$ {\it au}
{\it voisinage de} $x$ {\it et} $\mathrm{J}(\varphi)_{x}\subset \mathfrak{m}_{\Omega,x}^{s+1}$, {\it où} $\mathfrak{m}_{\Omega,x}$ {\it désigne Vidéal maximal de} $(0_{\Omega,x}$.
\end{lemma}
{\it Preuve}. La démonstration repose sur des estimations classiques de théorie du potentiel
complexe, voir H. Skoda $[\mathrm{Sko}72\mathrm{a}]$.
\begin{proposition}
2.4.4. Proposition ([Nad89]). {\it Pour toute fonction} $ psh\varphi$ {\it sur} $\Omega\subset X$, {\it le faisceau}
$0(\varphi)$ {\it est un faisceau cohérent d}'{\it idéaux sur} $\Omega$.
\end{proposition}
{\it Preuve}. Puisque le résultat est local, nous pouvons supposer que $\Omega$ est la boule
unité de $\mathscr{Y}$. Soit $\Re_{\varphi}(\Omega)$ l'ensemble des fonctions $f$ holomorphes sur $\Omega$ telles que
$\displaystyle \int_{\Omega}|f|^{2}e^{-2\varphi}dV<+\infty$. D'après la propriété noethérienne forte des faisceaux co-
hérents, l'ensemble $\mathcal{H}_{\varphi}(\Omega)$ engendre un faisceau diddéaux cohérent $\partial \subset(0_{\Omega}$. Il est clair
que $\partial \subset \mathrm{U}(\varphi)$; pour démontrer lég alité, il suffit de vérifier que $\partial_{x}+\mathrm{U}(\varphi)_{x}\cap \mathfrak{m}_{\Omega,x}^{s+1}=\mathrm{J}(\varphi)_{x}$
pour tout entier $s$, en vertu du lemme de Krull. Soit $f\in 0(\varphi)_{x}$ un germe défini sur un
voisinage $V$ de $x$ et soit $\theta$ une fonction tronquante à support dans $V$, telle que $\theta=1$
au voisinage de $x$. On résout 1`équation $\partial u=g;=\overline{\partial}(\theta f)$ au moyen des estimations
$L^{2}$ de Hôôrmander (14.3), où $L$ est le fibre' en droites trivial $\Omega\times \mathbb{C}$ muni du poids
strictement psh
$$
\overline{\varphi}(z)=\varphi(z)+(n+s)\log|z\ -x|+|z|^{2}.
$$
Nous obtenons une solution $u$ telle que $\displaystyle \int_{\Omega}|u|^{2}e^{-2\varphi}|z-x|^{-2(n+s)}dV<\infty$, donc
$F=\theta f-u$ est holomorphe, $F\in \mathcal{H}_{\varphi}(\Omega)$ et $f_{x}-F_{x}=u_{x}\in 9(\varphi)_{x}\cap \mathfrak{m}_{\Omega,x}^{s+1}$. Ceci
démontre notre affirmation.
2.4.5. Théorème d'annulation de Nadel ([Nad89], [Dem93]). {\it Soit} $(X,\ \omega)$ {\it une}
{\it varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it kâhlérienne compacte} ({\it ou faiblement pseudoconvexe}), {\it et soit} $L$ {\it un fibre en}
{\it droites holomorphe sur} $X$ {\it muni d}'{\it une métrique hermitienne} $h$ {\it singulière de poids} $\varphi$
{\it telle que} $\Theta_{h}(L)\geq\epsilon:\omega,\ \epsilon >0$. {\it On note} $\mathrm{J}(h)=9(\varphi)$. {\it Alors}
$H^{q}(X, (0(K_{X}+L)\otimes \mathrm{U}(h))=0$ {\it pour tout} $q\geq 1$.
{\it Preuve}. Soit $L^{q}$ le faisceau des germes de $(n,\ q)$-formes $u$ à valeurs dans $L$ et à coef-
ficients mesurables, telles que à la fois $|u|^{2}e^{-2\varphi}$ et $|\overline{\partial}u|^{2}e^{-2\varphi}$ soient localement inté-
grables. $\mathrm{L}$ `opérateur $\partial$ définit un complexe de faisceaux $(L\ ,\ \overline{\partial})$ qui est une résolution
du faisceau $O (K_{X}+L)\otimes \mathrm{J}(\varphi)$: en effet, le noyau de $\overline{\partial}$ en degré $0$ consiste en les germes
de {\it n}-formes holomorphes à valeurs dans $L$ qui satisfont la condition $\mathrm{d}$ `intégrabillté;
donc la fonction coefficient appartient à $f(\varphi);1$ `exactitude en degré $q\geq 1$ découle du
68
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
Théorème 2.3.1 appliqué à des boules arbitrairement petites. Comme chaque faisceau
$L^{q}$ est un $\mathrm{G}^{\infty}$-module, $L$ est une résolution par des faisceaux acycliques. En appli-
quant maintenant le théorème 2.3.1 globalement sur $X$, on déduit de 1'isomorphisme
de De Rham-Weil que $H^{q} (\Gamma(X,\ L\ )) =0$ pour $q\geq 1$ [si $X$ est non compacte, on
choisit une fonction $\mathrm{d}$ `exhaustion plurisousharmonique $\psi$ de classe $C^{\infty}$ sur $X$, et on
multiplie la métrique initiale de $L$ par le facteur $e^{-\chi\psi}0$, où $\chi$ est une fonction con-
vexe croissante de croissance arbitrairement rapide à 1`infini ; ceci permet $\mathrm{d}$ `assurer
la convergence des intégrales à 1`infini]. Le théorème est démontré.
2.4.6. Corollaire. {\it Soient} $(X,\ \omega),\ L$ {\it et} $\varphi$ {\it comme dans le théorème} 2.4.5 {\it et soient}
$x_{1},\ \ldots,\ x_{N}$ {\it des points isolé}$\acute{}${\it s de la varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it des zé}$\acute{}${\it ros} $V(\mathrm{J}(\varphi))$. {\it Alors il existe une}
{\it application surjective}
$$
H^{0}(X,\ 0(K_{X}+L))\rightarrow\bigoplus_{1\leq j\leq N}(0(K_{X}+L)_{x_{j}}\otimes(O_{X}/f(\varphi))_{x_{j}}.
$$
{\it Preuve}. Considérons la suite exacte longue de cohomologie associée à la suite exacte
courte $0\rightarrow \mathrm{J}(\varphi)\rightarrow(0_{X}\rightarrow 0_{X}/9(\varphi)\rightarrow 0$, tordue par $0(K_{X}+L)$, et appliquons
le théorème 2.4.5 pour obtenir l'annulation du premier groupe $H^{1}$. La propriété de
surjectivité annoncée s'ensuit.
2.4.7. Corollaire. {\it Soient} $(X,\ \omega),\ L$ {\it et} $\varphi$ {\it comme dans le thé}$\acute{}${\it orème} 2.45. {\it Supposons}
{\it que la fonction poids} $\varphi$ {\it soit telle que} $\nu(\varphi,\ x)\geq n+s$ {\it en un certain point} $x\in X$, {\it et}
$\nu(\varphi,\ y)<1$ {\it pour} $y\neq x$ {\it assez voisin de} $x$. {\it Alors} $H^{0}(X,\ K_{X}+L)$ {\it engendre tous les}
{\it s-jets de sections au point} $x$.
{\it Preuve}. Le lemme de Skoda 2.4.3 (ii) montre que $e^{-2\varphi}$ est intégrable au voisi-
nage de tout point $y\neq x$ suffisamment proche de $x$, donc $\mathrm{J}(\varphi)_{y}=(0_{X,y}$, alors que
$\mathrm{J}(\varphi)_{x}\subset \mathfrak{m}_{X,x}^{s+1}\mathrm{d}$ `après 2.4.3 (ii). Le corollaire 2.4.7 est donc un cas particulier de 2.46.
2.4.8. Commentaire. La philosophie générale de ces résultats (qui peuvent être
considérés comme des généralisations du théorème de Hôrmander-Bombieri-Skoda
[Bom70], $[\mathrm{Sko}72\mathrm{a},\ 75])$ est la suivante: le problème de construire des sections holomor-
phes de $K_{X}+L$ peut se résoudre en construisant des métriques singulières convenables
sur $L$, telles que le poids $\varphi$ ait des pôles logarithmiques en des points donnés $x_{j}$, ces
pôles étant isolés ou entourés de basses multiplicités avoisinantes.
2.4.9. Cas particulier. Si $X$ est compacte et si $(L,\ h_{0})$ est un fibre' en droites hermi-
tien $ c\infty$ à courbure positive su $X$, on va pouvoir construire une métrique singulière $h$
ayant dee pôhe logarithmiques iisole's en un nombre fini de points $\{x_{1},\ \ldots,\ x_{N}\}$ quel-
conques. I ssu ffi de poser $h=h_{0}e^{-\psi}$ avec $\psi(z)=\epsilon \displaystyle \sum\theta_{j}(z^{(j)})\log|z^{(j)}|$, où les $z^{(j)}$
69
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
sont des coordonnées locales centrées en $x_{j}$ et les $\theta_{j}$ des fonctions plateau adéquates.
La courbure de $h$ restera positive si $\epsilon$ est assez petit. On voit alors qu il existe des
constantes $a,\ b\geq 0$ (dépendant seulement de $L$ et $N$) telles que pour tout $s \in \mathbb{N}$ le
groupe $H^{0} (X,\ O(mL))$ engendre les jets d'ordre $s$ en tout point $x_{j}$ pour $m\geq as +b$.
Ceci permet de démontrer le théorème de plongement de Kodaira (cf. \S 2.5). On peut
aussi de la même manière résoudre le problème de Levi (à savoir, montrer qu une
variété fortement pseudoconvexe est de Stein): il sufht de travailler sur le fibre' trivial
$L=!0_{X}$, muni de poids $e^{-\psi}$ où $\psi$ est exhaustive, fortement plurisousharmonique et
suffisamment grande.
2.4.10. Remarque. Le théorème de Nadel contient en fait un théorème d'annulation
fondamental de la géométrie algébrique, démontré indépendamment par Kawamata
[Kaw82] et Viehweg [Vie82]. Le théorème de Kawamata-Viehweg, au changement
de vocabulaire près, correspond au cas particulier où $X$ est algébrique projective,
la métrique singulière $h$ présentant des pôles logarithmiques le long $\mathrm{d}$ `un diviseur à
croisement normaux (on peut ensuite se ramener au cas $\mathrm{d}$ `un diviseur quelconque par
le théorème de désingularisation de Hironaka).
2.5. Diverses notions de fibrés (semi-)positifs, amples, nefs, gros, etc. . .
Nous rappelons ici quelques notions liées à la positiviité et qui sont particu-
llèrement utiles en géométrie algébrique. Si $Y\subset X$ est une sous-variété de dimen-
sion $d$, on notera comme $\mathrm{d}$ `habitude
$$
L^{d}\cdot Y=\int_{Y}c_{1}(L)^{d}.
$$
\begin{definition}
2.5.1. Définition. {\it Un fibre en droites} $L$ {\it sur une variété projective} $X$ {\it est} $dit$
(i) {\it engendré}$\acute{}$ {\it par ses sections si le morphisme de restriction} $H^{0}(X,\ L)\rightarrow L_{x}$ {\it est}
{\it surjectif en tout point} $x\in X$, {\it ce qui revient à dire que Vensemble base} $B_{|L|}du$
{\it système liné}$\acute{}${\it aire complet} $|L|=P(H^{0}(X,\ L))$ {\it est vide};
(ii) {\it très ample si} $ B_{|L|}=\emptyset$ {\it et si l}'{\it application} $\Phi_{|L|}$ : $X\rightarrow \mathbb{P}(H^{0}(X,\ L)^{\star})$ {\it est un}
{\it plongement}
(iii) {\it semi-ample s}'{\it il existe un multiple} $mL,\ m>0$, {\it qui soit engendré par ses sections};
(iv) {\it ample s}'{\it il existe un multiple} $mL,\ m>0$, {\it qui soit très ample};
(v) $nef$, {\it si} $L\cdot C\geq 0$ {\it pour toute courbe algé}$\acute{}${\it brique} $C$;
(vi) {\it effectif si} $mL$ {\it possède une section pour au moins un} $m>0$;
\end{definition}
70
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
\begin{definition}
(vii) {\it pseudo-effectif, si la classe de Chern} $c_{1}(L)$ {\it appartient au cône fermé de} $H^{1,1}(X)$
{\it engendre}' {\it par les classes de diviseurs effectifs};
(viii) {\it gros, si la} ''{\it dimension de Kodaira-Iitaka}''
$$
\kappa(L)=\lim_{m\rightarrow}\sup_{+\infty}\frac{\log\dim H^{0}(X,mL)}{\log m}\in\{-\infty,\ 0,1,\ \ldots,\ n\},
$$
{\it est e}'{\it gale à} $n=\dim X$.
\end{definition}
Certaines de ces notions ne dépendent que de la classe de Chern de $L$ (on dit
que ce sont des notions ``numériques`'): ce sont les notions de fibre' ample, nef,
pseudo-effectif et gros. Pour ces quatre notions, il $\mathrm{y}$ a en fait un dictionnaire algébro-
analytique qui donne des traductions en termes de propriétés de la courbure (cf par
exemple [Dem90] $)$.
\begin{proposition}
2.5.2. Proposition. {\it Soit} $X$ {\it une varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it projective munie d}'{\it une mé}$\acute{}${\it trique hermi}-
{\it tienne} $\mathrm{cv}$. {\it Un fibre} $L$ {\it sur} $X$ {\it est}
(i) {\it ample, si et seulement si} $L$ {\it possède une mé}$\acute{}${\it trique hermitienne} $C^{\infty}$ {\it à courbure}
{\it positive} ({\it on} $dit$ {\it alors aussi que} $L$ {\it est positif});
(ii) $nef$, {\it si et seulement si pour tout} $\epsilon >0$, {\it il existe une mé}$\acute{}${\it trique hermitienne} $h_{\epsilon}$ {\it de}
{\it classe} $C^{\infty}$ {\it telle que} $\Theta_{h_{\epsilon}}(L)\geq-\epsilon\omega$;
(iii) {\it pseudo-effectif si et seulement si} $L$ {\it possède une mé}$\acute{}${\it trique singulière} $h$ {\it telle que}
$\Theta_{h}(L)\geq 0$;
(iv) {\it gros, si et seulement si} $L$ {\it possède une mé}$\acute{}${\it trique singulière} $h$ {\it telle que} $\Theta_{h}(L)\geq\epsilon\omega$
{\it pour un certain} $\epsilon >0$.
\end{proposition}
2.5.3. $\mathrm{Commentai}\acute{\mathrm{r}}\mathrm{es}.\ \mathrm{L}$ `assertton (ii n'est autre que le célèbre théorème de plonge-
ment de Kodaira. En effet, si $mL$ est engendré par ses sections, 1`exemple 2.1.6 montre
que $\Phi=\Phi_{|mL|}$ induit une métrique à courbure semi-positive sur $mL=\Phi^{\star}(0(1)$ (et
donc aussi sur $L$ en prenant une racine {\it m}-ième de la métrique); la courbure est bien
définie positive si $\Phi_{|mL|}$ est un plongement. Dans la direction inverse, si $(L,\ h)$ est
$C^{\infty}$ à courbure positive, 2.4.9 entraîne que $mL$ est trrè ample pour $m$ assez grand.
Si $h$ est une méttique singullère à courbure définie positive $\Theta_{h}(L)\geq\epsilon\omega$, le Corollaire
2.4.7 montre que 1`on peut consttruie des sections de $mL$ ayant des jets prescrits, mais
seulement aux points de $x$ où le poiid $\varphi$ n'a pas trop de singuharité (par exemple,
là où $\nu(\varphi,\ x)=0)$; ceci iimp lque alors que $L$ est gros, et la rrécipoque rrésule aussi
facilement de 2.1.6.
Toutes ces notions sont ssan doute mieux apprréhen dée si on introduit le ccôn
nef $K_{\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{f}}$, i.e. le cône ffemé de $H^{1,1}(X)$ engen dé par les classes de diviseurs nef, et
71
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
de manière analogue, le cône pseudo-effectif $K_{\mathrm{p}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{f}}\subset H^{1,1}(X)$. Alors le cône `ample`'
est précisément l'intérieur de $K_{\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{f}}$, et le cône gros'' l'intérieur de $K_{\mathrm{p}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{f}}$. On appelle
par définition {\it dimension de Kodaira} de la variété $X$ l'entier
$$
\kappa(X):=\kappa(K_{X})\in\{-\infty,\ 0,1,\ \ldots,\ n\},
$$
et on dit que $X$ est de {\it type gé}$\acute{}${\it né}$\acute{}${\it ral} si $K_{X}$ est gros, i.e. si $\kappa(X)=n$.
3. APPLICATION À LA CONJECTURE DE FUJITA
3.1. Méthode de l'équation de Monge-Ampère
En dehors du cas des dimensions 1 et 2, le premier résultat général sur la con-
jecture de Fujita est celui de [Dem93] (le manuscrit date de 1991). La méthode
développée dans ce travail consistait à produire des métriques singulières sur $L$ en
résolvant une équation de Monge-Ampère de la forme
$$
(\Theta_{h}(L)+\frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\psi_{\epsilon})^{n}=f_{\epsilon},
$$
et en laissant le second membre converger vers une combinaison linéaire de mesures
de Dirac $\displaystyle \sum\rho_{j}\delta_{x_{j}}$ --la masse totale étant ajustée à la valeur requise $c_{1}(L)^{n}$ par ajout
$\mathrm{d}$ `une forme volume à densité $C^{\infty}$. De cette façon, il est possible $\mathrm{d}$ `obtenir à la
limite des métriques singulières $he^{-2\psi},\ \displaystyle \psi=\lim\psi_{\epsilon}$, présentant des singularités loga-
rithmiques aux points $x_{j}$. Le contrôle des nombres de Lelong aux points $y\neq x_{j}$
se fait en ajustant précisément le choix des constantes $\rho_{j}$ et utilisant la théorie de
1`intersection des courants. Nous ne développerons pas ici cette méthode, car les
résultats effectifs obtenus sont assez nettement moins bons que ceux obtenus par les
méthodes ultérieuress
3.2. Utilisation de la formule de Riemann-Roch
À la suite des premiers résultats de [Dem93], de nombreux travaux se sont
attachés à améliorer les bornes effectives obtenues et à développer des approches
plus algébriques. Kollâr [Kol92] obtient ainsi une preuve purement algébrique dans
1`esprit du ``théorème de non-annulation'' de Shokurov. Ein-Lazarsfeld [EL93] et Fu-
jita [Fuj93] ont établl la partie (i) de la conjecture de Fujita en dimension 3 et un
rafhnement très poussé de leur technique a permis à Kawamata [Kaw95] $\mathrm{d}$ `atleindre
le cas de la dimension 4 (Helmke [Hel96] a ensuite simplifié cette approche, et vient
72
\medskip
(852) {\it MÉ THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉS ULTATS EFFECTIFS}
$\mathrm{d}$ `annoncer le cas de la dimension 5). Dans cette section, nous présentons une ap-
proche algébrique relativement élémentaire due à Y.T. Siu [Siu96]. $\mathrm{L}$ `idée est d'utiliser
la formule de Riemann-Roch:
3.2.1. Cas particulier de la formule de Riemann-Roch. {\it Soit 3} $\subset O_{X}$ {\it un}
{\it faisceau d}'{\it idéaux cohérent sur} $X$ {\it tel que la variété des zéros} $V(d)$ {\it soit de dimension}
$d$ ({\it avec éventuellement des composantes de dimension plus basse}). {\it Soit} $Y=\displaystyle \sum\lambda_{j}Y_{j}$
{\it le cycle algébrique effectif de dimension} $d$ {\it associé aux composantes de dimension} $d$
{\it de} $V(3)$ ({\it les multiplicités} $\lambda_{j}$ {\it prennent en compte les multiplicités de l}'{\it idé}$\acute{}${\it al} $\partial$ {\it le long}
{\it de chaque composante}). {\it Alors, pour tout fibre en droites} $L$, {\it la caracté}$\acute{}${\it ristique d}'{\it Euler}
$\chi(X,$ ($0(E+mL)\otimes(0_{X}/(0(\partial))$ {\it est un polynôme} $P(m)$ {\it de degré} $d$ {\it et de coefficient}
{\it directeur} $L^{d}\cdot Y/d!$
À l'aide de ce lemme, on démontre simultanément les deux théorèmes suivants.
\begin{theorem}
3.2.2. Théorème (Fujita). {\it Si} $L$ {\it est un fibre en droites ample sur une varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it pro}-
{\it jective} $X$ {\it de dimension} $n$, {\it alors} $K_{X}+(n+1)L$ {\it est} $nef$.
\end{theorem}
\begin{theorem}
3.2.3. Théorème (Siu). {\it Soit} $L$ {\it comme ci-dessus et soit} $G$ {\it un fibre en droites} $nef$.
{\it On a les propriétés suivantes}.
(i) $2K_{X}+mL+G$ {\it engendre les jets simultanés d}'{\it ordre} $s_{1},\ \ldots$ , $s_{p}\in \mathbb{N}$ {\it en des points}
{\it arbitraires} $x_{1},\ \ldots,\ x_{p}\in X$, {\it i. e}., {\it il existe une application surjective}
$$
H^{0}(X,\ (0(2K_{X}+mL+G))\rightarrow\bigoplus_{1\leq j\leq p}\otimes,
$$
{\it dès que} $m\displaystyle \geq 2+\sum_{1\leq j\leq p}(^{3n+2s_{j}-1}n)$.
{\it En particulier} $2K_{X}+mL+G$ {\it est très ample pour} $m\geq 2+ \left(3n & n+1\right)$.
(i) $2K_{X}+(n+1)L+G$ {\it engendre les jets simultanés d}'{\it ordre} $s_{1},\ \ldots,\ s_{p}$ {\it en des points}
{\it arbitraires} $x_{1},\ \ldots,\ x_{p}\in X$ {\it dès que les nombres d}'{\it intersection} $L^{d}\cdot \mathrm{Y}$ {\it de} $L$ {\it sur}
{\it tous les sous-ensembles algébriques} $Y$ {\it de} $X$ {\it de dimension} $d$ {\it sont tels que}
$$
L^{d}\cdot \mathrm{Y}>\frac{2^{d-1}}{\lfloor n/d\rfloor^{d}}\sum_{1\leq j\leq p}(^{3n+2s_{j}-1}n).
$$
\end{theorem}
{\it Schéma de la preuve}. Les démonstrations de 3.2.2 et 3.2.3 ( $\mathrm{i}$, ii) sont tout à fait paral-
lèles, nous renvoyons à [Siu96] et [Dem96] pour les détails. L'ddée est de trouver un
73
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
entier (ou un rationnel) $m_{0}$ et une métrique hermitienne singulière $h_{0}$ sur $K_{X}+m_{0}L$
dont le courant de courbure est strictement positif, $\Theta_{h_{0}}\geq\epsilon\omega$, telle que $V(\mathrm{J}(h_{0}))$
soit de dimension $0$ et telle que le poids $\varphi_{0}$ de $h_{0}$ satisfasse $\nu(\varphi_{0},\ x_{j})\geq n+s_{j}$ pour
tout $j$ [dans le cas de 3.2.2, on convient simplement que $\{x_{1\ }\ldots,\ x_{p}\}=\emptyset$, et on
cherche à obtenir $m_{0}$ arbitrairement proche de $n+1$]. Comme $L$ et $G$ sont nefs,
2.5.2 (ii) implique que $(m-m_{0})L+G$ possède pour tout $m\geq m_{0}$ une métrique $h'$
dont la courbure $\Theta_{h'}$ a une partie négative arbitrairement petite, disons $\displaystyle \Theta_{h'}\geq-\frac{\in}{2}\omega$.
Alors $\displaystyle \Theta_{h_{0}}+\Theta_{h'}\geq\frac{\epsilon}{2}\omega$ est positive définie. Une application du Cor. 2.4.7 au fibre'
$F=K_{X}+mL+G=(K_{X}+m_{0}L)+((m-m_{0})L+G)$ muni de la métrique $h_{0}\otimes h'$
garantit 1`existence des sections de $K_{X}+F=2K_{X}+mL+G$ réalisant les ets désirés
pour $m\geq m_{0}$.
Fixons un plongement $\Phi_{|\mu L|}$ : $X\rightarrow \mathbb{P}^{N},\ \mu\gg 0$, donné par des secttion $\lambda_{0},\ \ldots,\ \lambda_{N}$
de $H^{0}(X,\ \mu L)$, et soit $h_{L}$ la métrique associée sur $L$, de forme de courbure définie
positive $\omega =\Theta(L)$. Pour obtenir la méttique désiiée $h_{0}$ ssu $K_{X}+m_{0}L$, on fixe
un entier $a\in \mathbb{N}^{\star}$ et on utilise un procédé de récurrence double pour consStruie dee
métriques singulières $(h_{k,\iota/})_{\nu\geq 1}$ sur $aK_{X}+b_{k}L$, pour une ssuie déccroisante (au ssen
large) d'entiers positifs $ b_{1}\geq b_{2}\geq\cdots\geq b_{k}\geq\cdots$. Une telle suite est néccessairment
stationnaire et $m_{0}$ sera préciiément la limite stationnaire $m_{0}=\displaystyle \lim b_{k}/a.\ \mathrm{L}$ `iidé prin-
cipale qui fait fonctionner la récurrence réside dans le fait qu'une bonne'' méétriqu
sur $L'=aK_{X}+b_{k}L$ permet de construire des sections de $K_{X}+L'=(a+1)K_{X}+b_{k}L$,
qui à leur tour fournissent des méttiques sur $\displaystyle \frac{a}{a+1}(K_{X}+L')=aK_{X}+\frac{a}{a+1}b_{k}L$. En
fait, il se produit une petite perte sur le multiple de $L$ duu au fait qu on va appliquer
la formule de Riemann-Roch et qu'il faut évitte lee zzéro et les petites valeurs du
polynôme de Hilbert. On trouve ainsi une estimation $b_{k+1}\displaystyle \leq\frac{a}{a+1}b_{k}+N$ où $N$ est
un entier explicite. De cette $\mathrm{fa}\sigma \mathrm{on}$, on réddit petit à petit la tta ie de entier $b_{k}$, en
partant de $\mathrm{n}$ `importt quel entier $b_{1}$ sufhsamment grand pour initialiser la rrécurrenc
(et qu'on ne cherche pas à conttôler). LLS métriqque $h_{k,\nu}$ sont choisies en sorte qu'elles
satisfassent les propriétés suivantes:
$(\alpha)h_{k,\nu}$ est une méttique ``algébbiqUe`, de la forme
$$
\Vert\xi\Vert_{h_{k,\nu}}^{2}=\frac{|\tau_{k}(\xi)|^{2}}{(\sum_{1\leq i\leq\nu,0\leq j\leq N}|\tau_{k}^{(a+1)\mu}(\sigma_{i}^{a\mu}\cdot\lambda_{j}^{(a+1)b_{k}-am_{t}})|^{2})^{1/(a+1)\mu}},
$$
définie par des sections $\sigma_{i}\in H^{0}(X, (0\ ((a+1)K_{X}+m_{i}L)),\ m_{i}<\displaystyle \frac{a+1}{a}b_{k},\ 1\leq i\leq\iota/$,
où $\xi\mapsto\tau_{k}(\xi)$ est une trivialisation locale arbitraire de $aK_{X}+b_{k}L$;
notons que $\sigma_{i}^{a\mu}\cdot\lambda_{j}^{(a+1)b_{k}-am_{i}}$ est une eectioo de
$$
a\mu((a+1)K_{X}+m_{i}L)+((a+1)b_{k}-am_{i})\mu L=(a+1)\mu(aKx+b_{k}L).
$$
74
\medskip
(852) {\it MÉTHODES} $L^{2}$ {\it E}T {\it RÉSULTATS EFFECTIFS}
$(\beta)\mathrm{ord}_{x_{j}}(\sigma_{i})\geq(a+1)(n+s_{j})$ pour tout $i,j$;
(7) $\prime \mathrm{J}(h_{k,\nu+1})\supset \mathrm{J}(h_{k,\nu})$ et $\mathrm{J}(h_{k,\nu+1})\neq 9(h_{k,\nu})$ fait que la variété des zéros $V(9(h_{k,\nu}))$
est de dimension positive.
La métrique $h_{k,\nu+1}$ est produite à partir de $h_{k,\nu}$ en appliquant la formule de Riemann-
Roch 3.2.1 sur $\mathrm{Y}=Y_{k,\nu}=V(\mathrm{J}(h_{k,\nu}))$. On obtient beaucoup de sections sur $Y$, et
on peut donc leur imposer la multiplicité de zéros voulue en comparant le nombre
de sections au nombre de conditions linéaires requises. Par ailleurs, ces sections
s'étendent à $X$ car le théorème de Nadel donne précisément 1`annulation du $H^{1}$ à
valeurs dans liddéal hk,v. On déduit alors $h_{k,\nu+1}$ de $h_{k,\nu}$ par rajout $\mathrm{d}$ `une section
non triviale sur $Y$. Le procédé s'arrête nécessairement à $\dim \mathrm{Y}_{k,\nu}=0\mathrm{d}$ `après (7),
parce qu une suite décroissante $\mathrm{d}$ `ensembles algébriques est toujours stationnaire par
le théorème de Noether. Il resterait à estimer précisément les entiers $b_{k}$ successifs
produits par la formule de Riemann-Roch. Nous renvoyons à [Dem96] pour le détail
des calculs. $\square $
3.3. Méthode de Angehrn-Siu
Il existe une autre méthode que celle décrite àla section 3.2, permettant d'obtenir
des métriques singulières $h$ sur $L$ ayant la propriété que la variété $V(\mathrm{U}(h))$ soit cons-
tituée de point isolés, et produisant des bomes effectives substantiellement meilleures.
Cette méthode est due à Angehrn-Siu [AS95] (cf. aussi H. Tsuji [Tsu96] pour une
approche voisine). $\mathrm{L}$ iddée consiste à partir $\mathrm{d}$ une métrique $h_{\infty}$ de classe $C^{\infty}$ à courbure
positive, et de prendre une métrique $h_{1}$ singulière ayant des singularités assez fortes
en un point $a\in X$ prescrit. Si l'on veut que $V(\mathrm{J}(h_{1}))$ contienne $a$, il suffit que
le poids $\varphi_{1}$ de $h_{1}$ satisfasse $\nu(\varphi_{1},\ a)\geq an, \alpha\geq 1$, et pour cela il suffit de poser
$\displaystyle \varphi_{1}=\frac{1}{m}\log|\sigma_{1}|$ avec une section $\sigma_{1}\in H^{0}(X,\ mL)$ ayant en $a$ une multiplicité $>\alpha mn$.
D'après Riemann-Roch, c'est possible pour $m$ assez grand dès lors que $L^{n}>\alpha^{n}n^{n}$.
Il se peut malheureusement que $a$ ne soit pas isolé dans $V(7(h_{1}))$. Ce que l'on fait
alors est de remplacer $h_{1}$ par une interpolation linéaire $h_{t}=h_{1}^{t}\cdot h_{\infty}^{1-t}$ [de poids
$\psi_{t}=t\varphi_{1}+t\varphi_{\infty}]$ avec $t=\tau_{1}-\delta_{1}$ très légèrement inférieur à $1'\displaystyle \inf\tau_{1}$ des valeurs $t$
pour lesquelles $\mathrm{Y}_{\tau_{1}}=Y_{t}=V(\mathrm{J}(h_{t}))$ a une composante de dimension positive passant
par $a$; par construction $\displaystyle \tau_{1}\leq\frac{1}{\alpha}$. Alors $V(?(h_{\tau_{1}-\delta_{1}}))$ ne contient peut être plus $a$, mais
il suffira de remplacer le poids lisse $\varphi_{\infty}$ par un poids ayant une certaine singularité
au poids $a$ pour que $a$ figure de nouveau dans la variété $V(0(\psi_{t}))$ ainsi obtenue. De
façon précise, on remplace $\psi_{t}^{(1)} :=\psi_{t}$ par
$$
\psi_{t}^{(2)}=(\tau_{1}-\delta_{1}))\varphi_{1}+t\varphi_{2}+(1-\tau_{1}-t+\delta_{1})\varphi_{\infty}
$$
75
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
où $\varphi_{2|Y_{\tau_{1}}}$ n'est pas identiquement $-\infty$, a une forte singularité en $a$ (tout en étant
$\mathrm{peut}-\hat{\mathrm{e}}\mathrm{tre}$ très peu singulière au point générique d{\it e} $Y_{\tau_{1}}$). Ce poids s`obtient en cons-
truisant une section $\sigma_{2}\in H^{0}(Y_{\tau_{1}},pL)$ s'annulant fortement {\it e}n $a$ (on utilise de nouveau
Riiem annRoch), et en étendant une certaine puissance $\sigma_{2}^{q}$ (non contrôlée a priori) en
une section $\overline{\sigma}_{2}$ de $X$; on pose alors $\displaystyle \varphi_{2}=\frac{1}{pq}\log|\tilde{\sigma}_{2}|$. Par construction, pour $\delta_{1}$ assez
petit et $t=1$, l{\it e} poids $\psi_{t}^{(2)}$ est tel que $\dim V(\mathrm{J}(\psi_{t}^{(2)}))<\dim Y_{\tau_{1}}$. On prend pour
$\tau_{2}$ l'inf des $t$ pour lesquels $a\in V(\mathrm{U}(\psi_{t}^{(2)}))$ et on fixe $t=\tau_{2}-\delta_{2}$ très légèrement
infféreur à $\tau_{2}$. On procède ainsi par récurrence de façon à obtenir une suite emboîtée
$\mathrm{d}$ ensembles algébriques
$$
Y_{\tau_{p}}^{(p)}\subset\cdots\subset Y_{\tau_{1}}^{(1)}
$$
contenant a dont les dimensions au voisinage de $a$ sont strictement décroissantess
On a ``gagné'' lorsque $\dim Y_{\tau_{p}}^{(p)}=0$. En réalité, il se présente de multiples difficultés
dues au fait que les ensembles $Y_{\tau_{\mathrm{p}}}^{(p)}$ ne sont ni lisses ni irréductibles. On surmont $e$
ces difficultés en effectuant des résolutions de singularités {\it e}t en perturbant un peu les
multiplicités de façon à faire apparaî$\wedge$tre une seule composante utile à chaque étape
(méthode de Shokurov [Sho85]). On utilise aussi des arguments de semi-continuité
pour les idéaux multiplicateurs, à partir de calculs faits aux points génériques (voir
[Kol95], [DK99] pour des versions élaborées des théorèmes de semi-continuité). En
effectuant un comptage précis des multipllciités on aboutit aux résultats effectifs
suivants dûs à Angehrn-Siu [AS95] (voir aussi [Tsu96] $]$.
\begin{theorem}
3.3.1. Théorème. {\it Si} $m\displaystyle \geq\frac{1}{2}(n^{2}+n+2)$, {\it alors} $K_{X}+mL$ {\it est engendré}$\acute{}$ {\it par ses}
{\it sections globales}.
\end{theorem}
\begin{theorem}
3.3.2. Théorème. {\it Si} $(L^{d}\displaystyle \cdot \mathrm{Y})^{\frac{1}{d}}>\frac{1}{2}n(n+2r-1)$ {\it pour toute sous-varié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it irré}$\acute{}${\it ductible}
$Y\subset X$ {\it de dimension} $d>0$, {\it alors les sections holomorphes globales de} $K_{X}+L$
{\it séparent} $r$ {\it points distincts quelconques} $x_{1},\ \ldots,\ x_{r}$ {\it de} $X$.
\end{theorem}
Il est à noter toutefois qu on ne peut pas atteindre les jets $\mathrm{d}$ `ordre 1 et plus par
cette méthode, car on s'astreint à réaliser les plus petites singularités possibles qui
fassent apparaîître des idéaux de Nadel non triviaux.
3.4. Version effective du grand théorème de Matsusaka
Il s'agit du résultat suivant, essentiellement dû à Y.T. Siu [Siu93], donnant une
version effective des théorèmes de Matsusaka [Mat72] et Kollâr-Matsusaka $[\mathrm{KoM}83]$.
3.4.1. Théorème. {\it Soient} $L$ {\it et} $B$ {\it des fibres en droites nefs sur une varié}$\acute{}${\it té}$\acute{} X$ {\it pro}-
{\it jective de dimension} $n$. {\it Supposons que} $L$ {\it soit ample et soit} $H=n^{3} (K\mathrm{x}\ +(n+2)L)$.
76
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
{\it Alors} $mL-B$ {\it est très ample pour}
$m\displaystyle \geq(2n)^{(3^{n-1}-1)/2}\frac{(L^{n-1}\cdot(B+H))^{(3^{n-1}+1)/2}(L^{n-1}\cdot H)^{3^{n-2}(n/2-3/4)-1/4}}{(L^{n})^{3^{n-2}(n/2-1/4)+1/4}}$.
{\it En particulier} $mL$ {\it est très ample pour}
$$
m\geq C_{n}(L^{n})^{3^{n-2}}(n+2+\frac{L^{n-1}\cdot K_{X}}{L^{n}})^{3^{n-2}(n/2+3/4)+1/4}
$$
{\it avec} $C_{n}=2^{(3^{n-1}-1)/2}n^{3^{n-1}(n/2+5/4)-1/4}$.
Pour les surfaces $(n=2)$, la méthode fournit la borne
\begin{center}
(3.4.2)   $m\displaystyle \geq 4\frac{(L\cdot(K_{X}+4L))^{2}}{L^{2}}$.
\end{center}
Ceci est pratiquement optimal $\mathrm{d}$ `après les travaux de Fernândez del Busto $[\mathrm{FdB}95$,
96]. Nous ne dirons pas grand chose de la preuve, sauf que 1`on utilise de manière
cruciale le théorème $\mathrm{d}$ `annulation de Nadel, les résultats $\mathrm{d}$ `amplitude effective des
sections 3.2 et 3.3, et un cas particulier des inégalités de Morse [Dem85].
4. INVARIANCE DES PLURIGENRES PAR DÉFORMATION
Étant donné une déformation $\gamma$ : $X\rightarrow S$ de variétés proj ectives, le problème de
1`invariance des plurigenres des fibres $X_{t}=\gamma^{-1}(t)$ se ramène au cas où la base est le
disque unité $\triangle\subset \mathbb{C}$ (en générall on peut toujours relier deux points quelconques de $S$
par une chaî$\hat{}$ne de $\mathrm{p}$ etits disques analytiques, {\it e}t il suffit de restreindre la base à chacun
de ces disques). On suppose donc $\gamma$ : $ X\rightarrow\triangle$. Dans ce cas, on a un isomorphisme
canonique $K_{X_{\mathrm{t}}}\simeq K_{X|X_{\ell}}$ sur chaque fibre, donné par $u\mapsto dt\wedge u$ [de sorte qu on se
permettra $\mathrm{d}$ `identifier $K_{X_{t}}$ et $K_{X|X_{t}}$ dans la suite]. On sait $\mathrm{d}$ `après le théorème des
images directes de Grauert [Gra60] que les faisceaux images directes $\gamma_{\star}0(mK_{X})$ sont
cohérents, et de plus, les plurigenres $p_{m}(X_{t})=h^{0}(X_{t},\ (mK_{X})_{|X_{t}})$ sont des fonctions
semi-continues supérieurement de $t$. Les sauts se produisent précisément si une sec-
tion sur une certaine fibre $X_{t_{\mathrm{O}}}$ ne se prolonge pas aux fibres voisines. Démontrer
1`iinvarance des plurigenres revient donc à montrer qu une section de $mK_{X|X_{\mathrm{t}_{0}}}$ sur
une fibre $X_{t_{0}}$ se prolonge sur un voisinage de $X_{t_{0}}$ dans $X$. On pourra supposer sans
perte de généralité que $t_{0}=0$. La stratégie consiste grosso modo à construire des
77
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
métriques singulières sur $K_{X}$ et $K_{X_{0}}$ de la façon ''la plus canonique possiblë, puis à
utiliser des théorèmes d'extensions $L^{2}$ par rapport à ces métriques.
4.1. Métriques à singularités minimales
L'une des idées essentielles de la démonstration du théorème d'invariance des
plurigenres --bien qu elle n{\it e} soit pas tout à fait explicite dans [Siu97] --réside dans
le fait que les singularités des métriques hermitiennes sur un fibré $L$ reflètent de
manière très intime les ensembles-base des systèmes linéaires $|mL|$, pourvu qu on choi-
sisse précisément les métriques à singularités minimales. Nous suivons ici l'approche
d{\it e} [DPS98].
\begin{definition}
4.1.1. Définition. {\it Soit} $L$ {\it un fibre en droites pseudo-effectif sur une variété com}-
{\it plexe compacte X. Considérons des métriques hermitiennes} $h_{1},\ h_{2}$ {\it sur} $L$ {\it à courbure}
$\Theta_{h_{j}}(L)\geq 0$ {\it au sens des courants}.
(i) {\it On écrira} $h_{1}\backslash \prec h_{2}$, {\it et on dira que} $h_{1}$ {\it est moins singulière que} $h_{2}$, {\it s}'{\it il existe une}
{\it constante} $C>0$ {\it telle que} $h_{1}\leq Ch_{2}$.
(ii) {\it On écrira} $h_{1}\sim h_{2}$, {\it et on dira que} $h_{1},\ h_{2}$ {\it sont équivalentes} $du$ {\it point de vue des}
{\it singularités, s}'{\it il existe une constante} $C>0$ {\it telle que} $C^{-1}h_{2}\leq h_{1}\leq Ch_{2}$.
Bien entendu $h_{1}\neg\prec h_{2}$ si et seulement si les poids associés dans des trivialisations
vérifient localement $\varphi_{2}\leq\varphi_{1}+C$, ce qui implique en particulier $\nu(\varphi_{1},\ x)\leq\iota/(\varphi_{2},\ x)$
{\it e}n tout point. La définition ci-dessus est motivée par l'observation suivante.
\end{definition}
\begin{theorem}
4.1.2. Théorème. {\it Pour tout fibre en droites} $L$ {\it pseudo-effectif au-dessus d}'{\it une va}-
{\it riété} $X$ {\it complexe compacte, il existe à équivalence près de singularités une unique}
{\it classe de métriques hermitiennes} $h$ {\it à singularités minimales telles que} $\Theta_{h}(L)\geq 0$.
\end{theorem}
{\it Preuve}. C'est quasiment trivial. On fixe une fois pour toutes une métrique $h_{\infty}$
de classe $C^{\infty}$ (dont la courbure est de signature arbitraire variable), et on écrit les
métriques singulières de $L$ sous la forme $h=h_{\infty}e^{-2\psi}$. La condition $\Theta_{h}(L)\geq 0$
équivaut à supposer $\displaystyle \frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\psi\geq-u$ où $u=\Theta_{h_{\infty}}(L)$. Cette condition entraîne que $\psi$ est
plurisousharmonique à l'ajout près du poids $\varphi_{\infty}$ d{\it e} $h_{\infty}$, et donc localement majorée.
Comme on s'intéresse aux métriques uniquement à équivalence de singularités près,
on peut toujours ajuster $\psi$ par une constante en sorte que $\displaystyle \sup_{X}\psi=0$. On pose
maintenant
$$
h_{\min}=h_{\infty}e^{-2\psi_{\min}},\ \psi_{\min}(x)=\sup_{\psi}\psi(x)
$$
où le $\displaystyle \sup$ est étendu à toutes les fonctions $\psi$ telles que $\displaystyle \sup_{X}\psi=0$ et $\displaystyle \frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\psi\geq-u$.
D'après les résultats standards sur les fonctions plurisousharmoniques (cf. Lelong
78
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
[Le169] $),\ \psi_{\min}$ vérifie encore $\displaystyle \frac{i}{\pi}\partial\overline{\partial}\psi_{\min}\geq-u$ (Le. le poids $\varphi_{\infty}+\psi_{\min}$ de $h_{\min}$ est
plurisousharmonique), et $h_{\min}$ est évidemment la métrique à singularité minimale
cherchée. $\square $
Étant donné une section $\sigma\in H^{0}(X,\ mL)$ alors $h(\xi)=|\xi^{m}/\sigma(x)|^{1/m}$ définit
évidemment une métrique singulière sur $L$, qui a nécessairement au moins autant de
singularités que $h_{\min}$, i.e. $\displaystyle \frac{1}{m}\log|\sigma|\leq\varphi_{\min}+C$ localement. En particulier $|\sigma|^{2}e^{-2m\varphi_{\min}}$
est localement bornée, en sorte que $\sigma\in H^{0} (X,\ mL\otimes?(h_{\min}^{m}))$, et on a donc pour tout
$m>0$ un isomorphisme
$$
H^{0}\ (X,\ mL\otimes 9(h_{\min}^{m}))\ \rightarrow^{\simeq}H^{0}(X,\ mL).
$$
En vertu de cet isomorphsme, on dira que 1`ensemble
\begin{center}
(4.1.3)   $E_{+}(h_{\min})=\{x\in X;\nu(\varphi_{\min},\ x)>0\}$
\end{center}
est {\it l}'{\it ensemble-base virtuel} de $L$. On a toujours $E_{+}(h_{\min})\displaystyle \subset\bigcap_{m>0}B_{|mL|}$ et il peut $\mathrm{y}$
avoir inclusion stricte, notamment si les $mL$ n'ont aucune section non nulle (c'est le
cas si $L$ est un fibre plat générique, bien qu on ait alors $E_{+}(h_{\min})=\emptyset)$. Si $h$ est une
métrique hermitienne singulière telle que $\Theta_{h}(L)\geq 0$ et
4.1.4 $H^{0}(X,\ mL\otimes 9(h^{m}))\simeq H^{0}(X,\ mL)$ pour tout $m\geq 0$,
on dira que $h$ est une {\it dé}$\acute{}${\it composition de Zariski analytique} de $L$. On vient de voir
qu'une telle décomposition existe toujours et que $h=h_{\min}$ répond à la question.
Cette définition est motivée par l'analogue algébrique (qui ne conduit pas toujours
à une réponse affirmative, loin s'en faut) : on dit que $L$ admet une {\it décomposition}
{\it de Zariski algébrique} s'il existe un entier $m_{0}$ tel que $m_{0}L\simeq(0(E+D)$ où $E$ est
un diviseur effectif et $D$ un diviseur nef, en sorte que $H^{0}(X,\ kD)\simeq H^{0}(X,\ km_{0}L)$
pour tout $k\geq 0$. Si $0(D)$ est semi-ample, il $\mathrm{y}$ a alors une métrique lisse à courbure
semi-positive sur $(0(D)$, et on en déduit une métrique singulière $h$ sur $L$ de courbure
$\displaystyle \frac{1}{m_{0}}(\Theta(0(D))+[E])$, dont les pôhe sont consstiués du diviseur effectif $\displaystyle \frac{1}{m_{0}}E$. Pour
cette métrique, on a éviid emment $\mathrm{J}(h^{km_{0}})=(0(-kE)$, de sorte que 4.1.4 est réalisé au
moins si $m$ eet $\mathrm{mullt}_{\mathrm{i}}\mathrm{ple}$ de $m_{0}$.
4.2. Une propriiéé uniforme de génératton glo bale
Il s'agit $\mathrm{d}$ `un rrésultat qui, $\mathrm{d}$ une certaine maniière donne une ''borne infe'rieure
uniforme'' pour le prro dui tensoriel $L\otimes?(h)$, lorsque $h$ est une méttique sSingulère
quelconque à courbure $\geq 0$ ssu $L$.
79
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
\begin{proposition}
4.2.1. Proposition. {\it Soit} $E$ {\it un fibre en droites ample au-dessus d}'{\it une variété com}-
{\it plexe compacte} $X$ {\it de dimension} $n$, {\it tel que pour tout point} $x_{0}$ {\it de} $X$ {\it il existe un nom}-
{\it bre fini d}'{\it e}$\acute{}${\it lé}$\acute{}${\it ments de} $H^{0}(X,\ E)$ {\it qui s}'{\it annulent chacun à l}'{\it ordre} $n+1$ {\it au moins}
{\it en} $x_{0}$, {\it et sans zé}$\acute{}${\it ros communs sur} $X\backslash \{x_{0}\}$. {\it Alors pour tout fibre en droites} $L$
{\it sur} $X$ {\it ayant une mé}$\acute{}${\it trique hermitienne singulière localement de la forme} $e^{-\xi}$ {\it avec} $\xi$
{\it plurisousharmonique d}'{\it idé}$\acute{}${\it al multiplicateur associé}$\acute{} \mathrm{U}(\xi)$, {\it l}'{\it espace des sections globales}
$H^{0} (X,\ 0(Kx+E+L)\otimes \mathrm{J}(\xi))$ {\it engendre le faisceau} $0(K_{X}+E+L)\otimes 0(\xi)$ {\it en tout}
{\it point de} $X$.
\end{proposition}
{\it Preuve}. Nous ne donnerons pas beaucoup de détals. Il $\mathrm{y}$ a deux ingrédients clés.
$\mathrm{D}$ `une part, pour tout germe $f$ de $(0(K_{X}+E+L)\otimes\sigma(\xi)$, le théorème de Hôôrmander-
Bombieri permet d{\it e} trouver une section globale $\sigma$ pour laquelle
\begin{center}
(4.2.2)   $\displaystyle \int_{V(x_{0})}|f(x)-\sigma(x)|^{2}e^{-2\xi}|x-x_{0}|^{-2(n+1-\xi \mathrm{i})}dV<\infty$
\end{center}
au voisinage du point donné $x_{0}$. L{\it e} second ingrédient-clé est le théorème d{\it e} division
$L^{2}$ d{\it e} Skoda [ $\mathrm{Sko}72\mathrm{b}$, Th. 1 p. 555-556]. Celui-ci permet en effet de déduire de
(4.2.2) que $f-\sigma\in(0 (K_{X}+E+L)\otimes \mathrm{J}(\xi)\otimes \mathfrak{m}_{X,x_{0}}$. On conclut alors par le lemme de
Nakayama.
4.3. Le théorème $\mathrm{d}$ `extension $L^{2}$ de Ohsawa-Takegoshi-Manivel.
Il s'agit $\mathrm{d}$ `un théorème de prolongement de sections $L^{2}$ de fibre's holomorphes
à partir d'une sous-variété de la variété ambiante. C{\it e} théorème fondamental a été
d'abord démontré par Ohsawa-Takegoshi [OT87, Ohs88], puis raffiné par L Manivel
[Man93] (au total, la preuve du théorème $\mathrm{d}$ `iinvarance des plurigenres utilise donc 3
types essentiellement différents de théorèmes $\mathrm{d}$ `existence $L^{2}$!). Nous énoncerons ici
seulement le cas très particulier qui nous intéresse.
\begin{theorem}
4.3.1. Théorème. {\it Soit} $\gamma$ : $ X\rightarrow\triangle$ {\it une famille projective de variétés complexes com}-
{\it pactes paramé}$\acute{}${\it tré}$\acute{}${\it es par le disque ouvert unité}$\acute{} \triangle\subset \mathbb{C}$. {\it Soit} $X_{0}=\gamma^{-1}(0),\ n=\dim_{\mathbb{C}}X_{0}$,
{\it et soii} $L$ {\it un fibre holomorphe en droites muni d}'{\it une mé}$\acute{}${\it trique hermitienne localement}
{\it repre}$\acute{}${\it sentté par} $e^{-\chi}$, {\it telle que} $ i\partial\overline{\partial}\chi\geq\omega$ {\it dans le sens de courants, pour une certaine}
(1, 1)-{\it forme positive} $\omega$ {\it sur X Soit} $0<r<1$ {\it et} $\triangle_{r}=\{t\in\triangle;|t|<r\}$. {\it Alors}
{\it il existe une constante positive} $A_{r}$ {\it ayant la proprié}$\acute{}${\it té}$\acute{}$ {\it suivante. Pour tout n-forme}
{\it holomorphe} $f$ {\it sur} $X_{0}$ {\it à valeurs dans} $L$ {\it telle que}
$$
\int_{X_{0}}|f|^{2}e^{-\chi}dV<\infty,
$$
\end{theorem}
80
\medskip
(852) {\it MÉ THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉSULTATS EFFECTIFS}
\begin{theorem}
{\it il existe une} $(n+1)$-{\it forme holomorphe} $f$ {\it sur} $\gamma^{-1}(\triangle_{r})$ {\it à valeurs dans} $L$, {\it telle que}
$\tilde{f}|_{X_{0}}=f\wedge\gamma^{*}(dt)$ {\it en tout point de} $X_{0}$ {\it et}
$$
\int_{X}|f|^{2}e^{-\chi}dV\leq A_{r}\int_{X_{0}}|f|^{2}e^{-\chi}dV
$$
\end{theorem}
4.3.2. Remarque. On notera qu'aucune métrique sur l{\it e} fibré tangent d{\it e} $X_{0}$ ou d{\it e} $X$
n'est nécessaire pour définir point égrale du carré d{\it e} la norme des formes holomorphes $f$
{\it e}t $f$ sur $X_{0}$ et $X$; il suffit en effet $\mathrm{d}$ `intégrer les formes volume $i^{n^{2}}f\wedge\overline{f}$ {\it e}t $i^{(n+1)^{2}}\tilde{f}\wedge\overline{\tilde{f}}$.
4.4. Construction de métriques hermitiennes à courbure positive sur $K_{X_{0}}$.
On suppose désormaii que $ X\rightarrow\triangle$ est une famille de variétés projecttive de type
général (i.e. toutes les fibres $X_{t}$ sont de type générall. Un point technique est que la
métrique hermitienne sur $K_{X}$ doit êtte choisie en sorte que son ccouant d{\it e} courbure
domine une (1, 1)-{\it forme} définii positive d{\it e} classe $C^{\infty}$, d{\it e} façon à pouvoir appliquer
les théorèmes de division et $\mathrm{d}$ `extension $L^{2}$ de Skoda et Ohsawa-Takegoshi-Manivel.
Pour cela, on utilise une variation d{\it e} la technique de Kodaira qui consiste à {\it e}'écrir un
multiple suffisamment grand d'un fibré en droites gros comme somme d'un ddvviseu
effectif et $\mathrm{d}$ `un fibbé en droites ample.
\begin{lemma}
4.4.1. Lemme. {\it Il existe un entier positif a tel que} $aK_{X}=D+F$, {\it où} $D$ {\it est un}
{\it diviseur effectif sur} $X$ {\it ne contenant pas} $X_{0}$, {\it et où} $F$ {\it est un fibre en droites positif}
{\it sur} $X$.
\end{lemma}
{\it Preuve}. Soit $F$ un fibbé {\it e}n droites positif sur $X$, et soit $r_{a}$ le rang géénériqu de
$H^{0}(X_{t},\ aK_{X_{\mathrm{t}}}-F)$, qui est atteint pour $t\in\triangle\backslash S_{a}$ dans l{\it e} ccomlémeetaaie d'un
ensemble convenable localement fini $ S_{a}\subset\triangle$. Fixons $t_{1}\in\triangle\backslash \cup S_{a}.\ \mathrm{P}_{\mathrm{P}\mathrm{U}\mathrm{i}}\mathrm{que}X_{t_{1}}$ eet
de type générala nous savons que $h^{0}(X_{t_{1}},\ aK_{X_{t_{1}}})\geq ca^{n}$, donc $ h^{0}(X_{t_{1}},\ aK_{X_{t_{1}}}-F)\geq$
$c'a^{n}$ pour $c,\ c'>0$ convenables et $a$ assez grand. $\mathrm{D}$ `après l{\it e} choix de $t_{1}$, toute section
non nulle de $H^{0}(X_{t_{1}},\ aK_{X_{t_{1}}}-F)$ s`étend {\it e}n une section $s$ d{\it e} $H^{0}(X,\ aK_{X}-F)$, donc
$aK_{X}=D+F$ où $D$ est l{\it e} diviseur de $s$. Si nécessairi , on peut éliminnr la composante
$X_{0}$ dans la décomposition de $D$ en divisant $s$ par une puissance convenable de $t.\ \square $
$\mathrm{L}$ `étape suivante est d{\it e} construire des métriques hermitiennes suu $K_{X_{0}}$ et $K_{X}$,
respectivement, {\it e}t de comparer leurs faisceaux $\mathrm{d}$ `iddaux multiplicateurs. D'après la
section 4.1, il existe une métrique à singularités minimales sur $X_{0}$ (unique à équi-
valence d{\it e} singularité près)s On notera $\varphi_{0}$ le poids de cette mététruu D{\it e} mmêm il
existe une métrique à singularités minimales sur tout voisinage eelel avement compact
81
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
d{\it e} $X_{0}$ dans $X$, {\it e}t quitte à rétrécir la base $\triangle$ on peut supposer que cette métrique
existe sur l'espace total $X$ tout entier. On notera $\varphi$ {\it la restriction à} $X_{0}$ du poids de
cette métrique. Par définition, $\varphi$ est au moins aussi singulier que $\varphi_{0}$ sur $X_{0}$, et après
ajout éventuel d'une constante on $\mathrm{p}$ eut supposer que $\varphi\leq\varphi_{0}$.
Par ailleurs, d'après le lemme 4.4.1, on peut choisir un entier $a\geq 2$ tel que
$aK_{X}=D+F$, où $D$ est un diviseur effectif sur $X$ n{\it e} contenant pas $X_{0}$, {\it e}t $F$ un fibre'
{\it e}n droites positif sur $X$. Quitte à remplacer $a$ par un multiple assez grand, on peut
faire les hypothèses supplémentaires suivantes:
(4.4.2) {\it pour tout} $x_{0}\in X_{0}$, {\it il existe un nombre fini d}'{\it e}$\acute{}${\it léments de} $H^{0}(X,\ F-2K_{X})_{|X_{0}}$
{\it dont le lieu des zéros communs est réduit au singleton} $\{x_{0}\}$, {\it et s}'{\it annulant à un ordre}
{\it au moins égal à} $n+1$ {\it en} $x_{0}$.
(4.4.3) {\it une base des sections de} $H^{0}(X,\ F)_{|X_{0}}$ {\it fournit un plongement de} $X_{0}$ {\it sur une}
{\it sous-variété d}'{\it un espace projectif complexe}.
Soit $s_{D}$ la section canonique du fibre' {\it e}n droites $(0 (D)$, d{\it e} sorte que l{\it e} diviseur de
$s_{D}$ est $D$. Soient $u_{1},\ \ldots,\ u_{N}\in H^{0}(X,\ F)$ des sections $\mathrm{t}$ elles que
$$
u_{1|X_{0}},\ \ldots,\ u_{N|X_{0}}
$$
forment une base de $H^{0}(X,\ F)_{|X_{0}}$. Puisque $s_{D}u_{j}\in H^{0}(X,\ aK_{X})(1\leq j\leq N)$, on
obtient une métrique hermitienne
$$
e^{-\psi}=(\frac{1}{|s_{D}|^{2}\sum|u_{j}|^{2}})^{\frac{1}{a}}
$$
sur l{\it e} fibre' en droites $K_{X}$. De plus
$$
\psi=\frac{1}{a}(\log|s_{D}|^{2}+\chi)
$$
où $\displaystyle \chi=\log(\sum|u_{j}|^{2})$ définit une métrique hermitienne d{\it e} classe $ c\infty$ à courbure positive
sur $F$. Par conséquent, $ i\partial\overline{\partial}\psi$ est un courant défini positif. En outre, les singularités
d{\it e} $\psi$ sur $X$ sont au moins aussi grandes que celles du poids $\varphi$ qui a les singula-
rités minimales sur $X$. En ajustant de nouveau les constantes si nécessaire, on peut
énoncer l{\it e}
\begin{lemma}
4.4.4. Lemme. {\it La métrique hermitienne} $e^{-\psi}$ {\it est à courbure définie positive et}
$\psi\leq\varphi\leq\varphi_{0}$ {\it sur} $X_{0}$.
\end{lemma}
L'argument crucial est un résultat de comparaison des faisceaux d'ddé aux multi-
plicateurs sur $X_{0}$ définis par $\ell\varphi_{0}$ et $ l\varphi$, respectivement, lorsque $\ell$ est grand. Dans tout
82
\medskip
(852) {\it MÉ}$\acute{}${\it THODES} $L^{2}$ {\it ET RÉ}$\acute{}${\it SULTATS EFFECTIFS}
le reste de cet exposé, la notation $f((\ell+a-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi)$ désignera un faisce au d'ddéaux
sur $X_{0}$ (et non pas un faisceau d'déaux sur $X$, même si le poids est éventuellement
défini sur $X$ tout entier).
\begin{proposition}
4.4.5. Proposition. {\it Choisissons} $0<e<1$ {\it assez petit pour que} $e^{-\epsilon\psi}$ {\it soit localement}
{\it intégrable sur} $X$ ({\it peut-être après avoir un peu réJtré}$\acute{}${\it ci le disque} $\triangle$) {\it et pour que} $e_{|X_{0}}^{-\epsilon\psi}$
{\it soit localement inté}$\acute{}${\it grable sur} $X_{0}$. {\it Alors}
$$
\mathrm{J}((\ell-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi)\subset \mathrm{J}((\ell-1+a-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi)
$$
{\it pour tout entier} $\ell\geq 1$.
\end{proposition}
{\it Preuve}. On raisonne par récurrence sur $\ell$. Pour $\ell=1$, l{\it e} Lemme 4.4.4 implique
$$
(1-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi\leq(1-\epsilon)\varphi_{0}+a\varphi+\epsilon\psi\leq C+(a-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi
$$
puisque $\varphi_{0}$ est localement majorée par une certaine constante $C$. Nous obtenons donc
$$
?((1-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi)\subset \mathcal{J}((a-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi),
$$
comme désiré.
Maintenant, supposons que 1`iinclusion ait été démontrée pour entier $\ell$. Prenons
un germe de fonction $f$ quelconque dans l{\it e} faisceau $\mathrm{d}$ `idéaux $7((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi)$,
défini sur un petit voisinage $U\mathrm{d}$ `un point $P\in X_{0}$. Fixons un repère holomorphe local
$e$ de $(\ell+a)K_{X_{0}}$ sur $U$. Alors $s=fe$ est une section de
$$
(0((\ell+a)K_{X_{0}})\otimes?((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi)
$$
sur $U$. Observons qu`étant donné une fonction plurisousharmonique arbitraire $\xi$, on a
$$
\mathrm{J}(\xi+\log|s_{D}|^{2})=\mathrm{U}(\xi)\otimes 0(-D).
$$
En écrivant $aK_{X_{0}}=(D+F)_{|X_{0}}$ grâce au Lemme 4.4.1 et $ a\psi=\log|s_{D}|^{2}+\chi$ par
définiiton de $\psi$, on peut rréin terpré {\it e}r {\it 8} comme étant une section de
$$
(0(\ell K_{X_{\mathrm{O}}}+(D+F)_{|X_{0}})\otimes 0((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\epsilon\psi+\log|s_{D}|^{2}+\chi)
$$
$$
=0((\ell+2)K_{X_{0}}+E_{|X_{0}})\otimes \mathrm{J}((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\epsilon\psi)
$$
où $E=F-2K_{X}$ (comme $\chi$ est $C^{\infty},\ \chi$ ne change pas le faisceau multiplicateur).
Observons que $(\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\epsilon\psi$ définii une méttique heermitenne à courbure positive
83
\medskip
{\it J}.-{\it P. DEMAILLY}
sur $(\ell+1)K_{X_{0}}$. D'après l'hypothèse (4.4.2) ci-dessus {\it e}t la Proposition 4.2.1 appliquée
avec $Y=X_{0}$ {\it e}t $L=(\ell+1)K_{X_{0}}$, on conclut que
$$
(0((\ell+2)K_{X_{0}}+E_{|X_{0}})\otimes 9((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\in\psi)
$$
est engendré par ses sections globales sur $X_{0}$. On peut donc sans perte de généralité
se restreindre au cas des germes $f$ tels que $fe$ coïncide sur $U$ avec une section globale
$$
s\in H^{0}\ (x_{0},\ \mathrm{o}((l+2)K_{x_{0}}+E_{|X_{0}})\otimes \mathrm{J}((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\epsilon\psi)).
$$
En renversant l{\it e} sens des calculs ci-dessus, on trouve
$H^{0}(X_{0}, (9((\ell+2)K_{X_{0}}+E_{|X_{0}})\otimes \mathrm{J}((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+\epsilon\psi))$
$$
=H^{0}(X_{0},\ (9((\ell+a)K_{X_{0}})\otimes 9((\ell+1-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi))
$$
$$
\subset H^{0}(X_{0},\ (9((\ell+a)K_{X_{0}})\otimes \mathrm{J}((\ell-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi))
$$
$$
\subset H^{0}\ (X_{0},0((\ell+a)K_{X_{0}})\otimes'\mathrm{J}((\ell+a-1-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi)),
$$
[la première inclusion est obtenue {\it e}n oubliant le terme $\varphi_{0}$ dans le poids, et la seconde
est une conséquence de 1`hypothèse de récurrence pour $l$]. Maintenant, l{\it e} poids
$$
(\ell+a-1-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi
$$
définit une métrique hermitienne à courbure définie positive sur $L=(\ell+a-1)K_{X}$, et
la Proposition 4.3.1 implique que $s$ s'étend {\it e}n une section globale $\tilde{s}\in H^{0}(X,\ (\ell+a)K_{X})$
(peut-être après avoir rétréci un peu $\triangle$). La définition de $\varphi$ implique $|\tilde{s}|^{2}\leq Ce^{(l+a)\varphi}$,
donc
$$
|\tilde{s}|^{2}e^{-(f+a)\varphi-\epsilon\psi}\leq Ce^{-\epsilon\psi}
$$
est intégrable sur $X$. De là on conclut que
$$
fe=s=\tilde{s}_{|X_{0}}\in O((l+a)K_{X_{0}})\otimes 0((\ell+a)\varphi+\epsilon\psi),
$$
donc $f\in 9((\ell+a)\varphi+\epsilon\psi).\ \mathrm{L}$ `étape $\ell+1$ de la récurrence est démontrée.
4.5. Preuve du théorème $\mathrm{d}$ `invariance des plurigenres.
Fixons un entier $m>0$ et une section $s\in H^{0}(X_{0},\ mK_{X_{0}})$ quelconque. Par
définition de $\varphi_{0}$, on a $|s|^{2}\leq Ce^{m\varphi_{0}}$ sur $X_{0}$. Si $s_{D}$ est la section canonique de
(9 $(-D)$ de diviseur $D$, on en déduit que $s^{p}s_{D}$ est localement $L^{2}$ par rapport au poids
$e^{-\ell m\varphi_{0}-(a+\epsilon)\psi}$, car $ a\psi$ possède la même singularité que $\log|S_{D}|^{2}$ {\it e}t $e^{-\epsilon\psi}$ est supposée
84
\medskip
(852) {\it MÉTHODES} $L^{2}$ {\it ET RÉSULTATS EFFECTIFS}
localement intégrable sur $X_{0}$. Les fonctions trivialisant $s^{l}s_{D}$ sont localement dans
l{\it e} faisce au $\mathrm{d}$ `idéaux $\mathrm{J}((\ell m-\epsilon)\varphi_{0}+(a+\epsilon)\psi).\ \mathrm{D}$ `après la Proposition 4.45, elles
appartiennent à $T((\ell m-1-\epsilon)\varphi+\epsilon\psi)$, i.e.
$$
\int_{U}|s^{\ell}s_{D}|^{2}e^{-(\ell m-1-\epsilon)\varphi-\epsilon\psi}<+\infty
$$
sur tout ouvert $U$ suffisamment petit tel que $K_{X_{0}}|U$ {\it e}t $0(-D)|U$ soient triviaux.
$\mathrm{D}$ une manière équivalentee on peut écrire
$$
\int_{U}|s|^{2\ell}e^{-(fm-1-\epsilon)\varphi+(a-\epsilon)\psi}<+\infty.
$$
Prenons $\ell$ assez grand pour que $ a/(l-1)\leq\epsilon$, de sorte que $e^{\varphi-\frac{a}{\ell-1}\psi}\leq Ce^{-\xi j\psi}$ ssoi
int égrabh sur $U.\ \mathrm{D}$ `après 1`inégaliié de Hölder $\mathrm{d}$ `exposantt conjugués $\ell,\ \ell'=\ell/(\ell-1)$,
on trouve
$+\displaystyle \infty>(\int_{U}|s|^{2\ell}e^{-(\ell m-1-\epsilon)\varphi+(a-\epsilon)\psi})^{1/p}(\int_{U}e^{\varphi-\frac{a}{\ell-1}\psi})^{(l-1)/\ell}$
$$
\geq\int_{U}|s|^{2}e^{-(m-\frac{1}{\ell}-\frac{\epsilon}{\ell})\varphi+(\frac{a}{\ell}-\frac{\epsilon}{p})\psi_{e^{(1-\frac{1}{p})\varphi-\frac{a}{\ell}\psi}=}}\int_{U}|s|^{2}e^{-(m-1-\delta)\varphi-\delta\psi}
$$
avec $\delta=\epsilon/\ell$. On peut considérer $s$ comme une section de $K_{X_{0}}+L_{|X_{0}}$ avec
$L=(m-1)K_{X}$. Le poids $(m-1-\delta)\varphi-\delta\psi$ ddfinit une méétriqu hermitienne sur
$L$ à courbure définie positive, {\it e}t $s$ est globalement $L^{2}$ par rapport à cette méétrique
$\mathrm{D}$ `après l{\it e} théorème $\mathrm{d}$ `ext ension de Ohsawa-Takegoshi-Manivel, on peut par cconé-
quent étendde $s$ {\it e}n une section $\tilde{s}\in H^{0}(X,\ K_{X}+L)=H^{0}(X,\ mK_{X})$, évvetuulleemnt
après avoir tronqué $\triangle$. Ceci termine la preuve du thhorèmee
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F-38402 Saint-Martin-d`Hères Cedex
E-mail: Jean-Pierre.Demailly@ujf-grenoble.fr
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\end{document}
