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Troisième étape

  Nous avons montré l'existence de potentiels W satisfaisant les hypothèses du théorème 7. Pour continuer la preuve du théorème, nous allons modifier le potentiel W en gardant tex2html_wrap_inline2226 comme géodésique reliant les deux puits, on montrera que l'on peut ainsi rendre l'intégrale de (24) non multiple de tex2html_wrap_inline2266 . Il reste alors à modifier W près des éventuelles autres géodésiques minimales de W pour que tex2html_wrap_inline2226 soit l'unique géodésique minimale de V reliant les deux puits.

On va utiliser des coordonnées de Gauß:

  lemme669

Preuve:
Soit f une fonction de tex2html_wrap_inline2882 périodique sur tex2html_wrap_inline2590 , on pose:

displaymath2790

On paramètre tex2html_wrap_inline2226 de telle sorte que

displaymath2791

soit solution d'énergie nulle des équations de Hamilton pour tex2html_wrap_inline2888 :

displaymath2792

Soit tex2html_wrap_inline2890 défini par:

displaymath2793

Si on paramètre tex2html_wrap_inline2226 par s, on a:

displaymath2794

On pose donc:

displaymath2795

On a alors:

displaymath2796

Regardons la deuxième équation canonique que l'on doit vérifier pour que tex2html_wrap_inline2896 soit géodésique d'Agmon pour le potentiel V:

  equation717

On a:

eqnarray725

D'autre part:

eqnarray741

Le long de tex2html_wrap_inline2226 , l'équation (26) équivaut donc à:

  equation763

L'équation (27) entraine:

displaymath2797

le long de tex2html_wrap_inline2226 . Réciproquement si tex2html_wrap_inline2904 est parallèle à tex2html_wrap_inline2906 , alors en faisant le produit scalaire de (27) avec tex2html_wrap_inline2906 on obtient:

displaymath2798

soit:

displaymath2799

qui est clairement vérifiée.

Donc tex2html_wrap_inline2226 est une géodésique pour la distance d'Agmon associée à W si et seulement si tex2html_wrap_inline2904 est tangent à tex2html_wrap_inline2226 le long de tex2html_wrap_inline2226 .

On observe maintenant que la distance d'Agmon d(x,P ) de x au puits P (pour W) est une fonction dont le gradient est tangent aux géodésiques d'Agmon issues de P . Soit tex2html_wrap_inline2930 un voisinage du puits P sur lequel d(x,P ) est tex2html_wrap_inline2280 (analytique en fait), on prendra pour tex2html_wrap_inline2930 une boule de rayon tex2html_wrap_inline2592 pour la distance d'Agmon induite par W. Soit alors g une fonction de tex2html_wrap_inline2946 telle que:

displaymath2800

Si on pose:

displaymath2801

sur tex2html_wrap_inline2930 , alors f se prolonge en une fonction tex2html_wrap_inline2280 et périodique dont le gradient est parallèle aux géodésiques issues de P . On remarque que les géodésiques d'Agmon pour V et W issues de P sont identiques. Comme tex2html_wrap_inline2226 est minimale pour W, elle le reste pour V. En effet, la V-longueur d'Agmon d'une géodésique issue de P de W-longueur d'Agmon l est:

displaymath2802

L'ensemble des géodésiques minimales n'est donc pas modifié.

Montrons qu'on peut choisir g pour que l'intégrale de (24) ne soit pas un multiple de tex2html_wrap_inline2266 . On note L la longueur euclidienne de tex2html_wrap_inline2226 de sorte que l'intégrale de (24) s'écrit pour W

  equation795

et devient pour V :

  equation800

puisque le support géométrique de la géodésique reste identique. Rappelons que:

displaymath2803

On en déduit les inégalités suivantes dans un voisinage du puits P:

  equation805

avec égalité si et seulement si f=1. Comme la courbure tex2html_wrap_inline2254 est non plate au puits, il existe tex2html_wrap_inline2994 (assez petit) tel que tex2html_wrap_inline2254 garde un signe constant sur l'intervalle tex2html_wrap_inline2998 , pour fixer les idées on supposera que tex2html_wrap_inline3000 . Quitte à diminuer tex2html_wrap_inline2592 ou tex2html_wrap_inline3004 , on peut aussi supposer que tex2html_wrap_inline3006 . On a alors:

displaymath2804

avec égalité si et seulement si tex2html_wrap_inline3008 sur tex2html_wrap_inline3010 . Comme g=1 en-dehors de l'intervalle tex2html_wrap_inline3010 , on a:

displaymath2805

donc la différence entre les deux intégrales (29) et (28) est positive, et même strictement positive si g ne vaut pas identiquement 1. De plus cette différence peut être rendue aussi petite que l'on veut en choisissant une fonction g assez proche de 1. On peut donc choisir g pour que l'intégrale (29) ne soit pas un multiple de tex2html_wrap_inline2266 .


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Bernard Parisse
Tue Mar 25 14:27:08 MET 1997