4FRANK LORAY
que l’on note Rn/Zn. La topologie quotient est celle dont les ouverts sont
les images des ouverts de Rnpar l’application de passage au quotient
π:Rn→Rn/Zn
x7→ [x] = xmodulo Zn
Le quotient Rn/Znh´erite aussi de la loi de groupe quotient [x] + [x′] =
[x+x′]. La structure de vari´et´e passe elle aussi au quotient pour d´efinir
le tore Tn, les cartes ´etant donn´ees en inversant πlocalement.
Par exemple, la structure de vari´et´e de T1est d´efinie par deux cartes
que l’on construit comme suit. Notons V1=]0,1[ et V2=] −1
2,1
2[. Pour
i= 1,2,Ui=π(Vi)est un ouvert de T1, ces deux ouverts recouvrent T1
et la restriction π|Vi:Vi→Uiest un hom´eomorphisme, par d´efinition de
la topologie sur T1. Les inverses fi= (π|Vi)−1:Ui→Visont les cartes
d’un atlas C∞sur T1. Par exemple, l’application de transition φ1,2se
d´ecompose en
]0,1
2[→]0,1
2[ ; x7→ x
]−1
2,0[ →]1
2,1[ ; x7→ x+ 1
qui est clairement de classe C∞.
Exercice 2. — Montrer que le tore T2est d´efini par 4cartes.
Exemple 6. — L’espace qui param`etre les droites passant par 0∈Rn+1
est une vari´et´e compacte de dimension nnot´ee Pn(ou Pn(R)ou RPn).
Comme chaque droite intersecte la sph`ere unit´e Sn⊂Rn+1 en exacte-
ment deux points antipodaux (oppos´es), Pns’identifie naturellement au
quotient Sn/x∼−x. Pour le d´ecrire avec des cartes, il est plus agr´eable
de proc´eder de la fa¸con suivante pour ne manipuler que des expres-
sions polynomiales. Remarquons d’abord que Pnest aussi le quotient
de Rn+1 \ {0}par les homoth´eties. Ainsi, un point de Pnest une classe
d’´equivalence pour la relation (x0, x1,...,xn)∼(λx0, λx1,...,λxn); on
note habituellement (x0:x1:... :xn)une telle classe d’´equivalence, on
parle alors de coordonn´ees homog`enes. On a donc (x0:x1:... :xn) =
(λx0:λx1:... :λxn)pour tout λ∈R∗. Le plan affine Π0d’´equation
x0= 1 intersecte chaque droite en au plus un point : si x06= 0, alors
(x0:x1:... :xn) = (1 : x′
1:... :x′
n)avec x′
i=xi
x0. L’ensemble des
n-uplets (x′
1,...,x′
n)param´etrise l’espace des droites intersectant le plan