CLASSIFICATION DES SCHÉMAS EN GROUPES D’ORDRE p(D’APRÈS OORT ET TATE) 3
Lemme 1.6 ([TO] Lemma 1).Soient k un corps algébriquement clos, G =Spec(A)un k-groupe
d’ordre p. Alors ou bien G est isomorphe au groupe constant (Z/pZ)k, ou bien k est de caracté-
ristique p >0, et G 'µp,kou G 'αp,k. En particulier, G est commutatif et la k-algèbre A est
monogène.
Démonstration de 1.5. Soit G=Spec(A) un S-schéma en groupes d’ordre p. D’après le théorème
1.3, il suffit de prouver la commutativité de G, ou de manière équivalente la commutativité de A∨.
Le problème étant local pour S, on peut supposer S=Spec(R) avec Run anneau local. Si R→R0
est une injection d’anneaux, alors A∨s’injecte dans A∨⊗RR0, et la commutativité de A∨⊗RR0
entrainera la commutativité de A∨. Quitte à élargir R, on peut donc supposer le corps résiduel kde
Ralgébriquement clos. D’après le lemme 1.6, on a G⊗k'αp,k,µp,kou (Z/pZ)k. En particulier,
l’algèbre A∨⊗kest monogène. On choisit x∈A∨tel que k[x]=A∨⊗k, où x∈A∨⊗kest l’image
de x. D’après le lemme de Nakayama, on a A∨=R[x], ce qui montre que A∨est commutative.
2. Th´
eor`
eme de Classification d’Oort-Tate
Soient pun nombre premier, χ:Fp→Zple relèvement de Teichmüller, i. e. χ(0) =0 et pour
tout m∈F×
p,χ(m) est l’unique (p−1)-ème racine de l’unité dans Zptelle que χ(m)≡mmod p.
On pose
Λp=Z[χ(F×
p),1
p(p−1)]∩Zp,
où l’intersection est prise dans Qp. Voici quelques exemples de Λp:
p=2,Λ2=Z;
p=3,Λ3=Z[1/2];
p=5,Λ5=Z[i,1
2(2 +i)],
où i=χ(2) est l’unique élément de Z5tel que i2=−1 et i≡2 mod 5. Dans la suite, on fixe un
nombre premier p, et on note Λ=Λp. Sauf mention expresse du contraire, tout schéma considéré
sera supposé sur Spec(Λ).
2.1. Soient Sun Λ-schéma, G=Spec(A) un schéma en groupes d’ordre psur S,I⊂Al’idéal
d’augmentation de G. Alors l’algèbre OS[F×
p] agit naturellement sur Aet préserve I. Pour tout
i∈Z, on pose
ei=1
p−1
p−1
X
i=1
χ−i(m)[m]∈ OS[F×
p]
et Ii=eiI. On note que eiet Iine dépendent que de la classe imod (p−1).
Lemme 2.2. Sous les hypothèses précédentes, on a une décomposition de OS-modules
(2.2.1) I=
p−1
M
i=1
Ii.
Pour chaque i ∈Z, Iiest un faisceau inversible sur S , et pour tout ouvert U de S , on a
(2.2.2) Γ(U,Ii)={f∈Γ(U,I); [m]( f)=χi(m)fpour tout m∈Fp.}