ENS de Lyon G´eom´etrie alg´ebrique
2016-2017
TD num´ero 3
Exercice 1. Les familles ci-dessous d´efinissent-elles un pr´efaisceau ? Un faisceau ? (les morphismes de
restrictions ´etant les restrictions usuelles)
1. Si Xest un espace topologique, pour tout Uouvert de X,F(U) d´esigne l’ensemble des fonctions
born´ees sur U.
2. Si Xest une vari´et´e diff´erentielle, pour tout Uouvert de X,F(U) d´esigne l’ensemble des fonctions
diff´erentiables sur U.
3. Si Xest une vari´et´e complexe, pour tout Uouvert de X,F(U) d´esigne l’ensemble des fonctions
holomorphes sur U.
4. Si Xest une vari´et´e complexe, pour tout Uouvert de X,F(U) d´esigne l’ensemble des fonctions
holomorphes sur Uadmettant une racine carr´ee holomorphe.
Exercice 2. Soit φ:F → G un morphisme de faisceaux.
1. Montrer que le pr´efaisceau U7→ Ker(φU) est un faisceau.
2. Donner un exemple pour lequel les pr´efaisceaux U7→ Im(φU) et U7→ Coker(φU) ne sont pas des
faisceaux.
Exercice 3. Soit Fun faisceau sur un espace topologique X. Montrer que :
Hom(ZX,F) = Γ(F, X) = F(X),
o`u ZXest le faisceau constant en groupe Z.
Exercice 4. Soit Fun faisceau sur X. On note e
Fl’union disjointe des tiges Fxpour xX(c’est
l’espace ´etal´e associ´e `a F). On a une projection naturelle π:e
F X. Pour tout ouvert Ude Xet toute
section s∈ F(U), on d´efinit une application gs:Ue
Fpar gs(x) = sx∈ Fx. On d´efinit alors une
topologie (dite topologie ´etale) sur e
Fcomme la topologie dont les ouverts sont les gs(U).
1. Montrer que, pour tout xX, la topologie induite sur Fxest la topologie discr`ete.
2. Montrer que gsest un hom´eomorphisme de Usur son image.
3. Montrer que, pour tout U,F(U) est identifi´e `a l’ensemble des applications continues s:Ue
F
telles que πs= IdU.
Remarque On peut ´egalement d´efinir l’espace ´etal´e et la topologie ´etale lorsque Fest seulement un
pr´efaisceau. Dans ce cas, F+(U) = {s:Ue
F | scontinue, π s= IdU}d´efinit le faisceau associ´e
`a F.
Exercice 5. Soit Xun espace topologique et Fun faisceau sur X. Soient s, t ∈ F(X). Montrer que
l’ensemble des xXtels que sx=txest ouvert dans X.
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Exercice 6. Soit Xun espace topologique et Fun pr´efaisceau en groupes ab´eliens sur X. Pour toute
famille U={Ui}iId’ouverts de X, on d´efinit une suite :
0//FSiIUid0
//QiIF(Ui)d1
//Qi,jIF(UiUj),
d´efinie par d0:s7→ (s|Ui)iIet d1: (si)iI7→ (si|UiUjsj|UiUj)i,jI.
1. Montrer que Fest un faisceau si et seulement si la suite ci-dessus est exacte pour toute famille
d’ouverts de X.
2. Soit U={Ui}iIun recouvrement ouvert de X. On pose FU(X) = ker d1. Pour tout ouvert Wde
X, on d´efinit de la mˆeme mani`ere un groupe FU(W) en consid´erant le recouvrement {WUi}de
W. Montrer que FUest un pr´efaisceau sur Xet que l’on a un morphisme de pr´efaisceaux F → FU.
3. Soit V={Vj}jJun autre recouvrement ouvert de X. On d´efinit une relation d’ordre partielle sur
les recouvrements ouverts par : V  U si tout Vjest contenu dans un Ui. Montrer que l’on a un
morphisme canonique FU(W)→ FV(W) pour tout ouvert Wsi V  U.
4. On pose
F+(W) = lim
V
FV(W),
o`u l’image directe porte sur les recouvrements ouverts Vde W. Montrer que F+est le faisceau
associ´e `a F.
Exercice 7. Soient Uun ouvert d’un espace topologique Xet Gun faisceau de groupes ab´eliens sur X.
On d´efinit Γ(U, G) = G(U).
1. Montrer que, pour une suite exacte de faisceaux sur X, 0 → F0→ F → F00,
0Γ(U, F0)Γ(U, F)Γ(U, F00)
est une suite exactes de groupes.
2. Donner un exemple o`u F → F00 est un morphisme surjectif de faisceaux, mais o`u Γ(U, F)Γ(U, F00)
n’est pas surjectif.
Exercice 8. [Faisceaux flasques]
Un faisceau Fsur un espace topologique Xest dit flasque si pour toute inclusion d’ouverts V U,
l’homomorphisme de restriction F(U)→ F(V) est surjectif.
1. Supposons que 0 → F0→ F → F00 0 est une suite exacte de faisceaux sur Xet F0est flasque,
montrer que la suite de groupes
0Γ(U, F0)Γ(U, F)Γ(U, F00)0
est aussi exacte pour tout ouvert Ude X.
2. Supposons que 0 → F0→ F → F00 0 est une suite exacte de faisceaux. Montrer que si F0et F
sont flasques alors F00 est aussi flasque.
3. Soit f:XYune application continue. Montrer que si Fest un faisceau flasque sur X, alors fF
est un faisceau flasque sur Y.
Exercice 9. Soit Xun espace topologique et Fun faisceau sur X. On d´efinit le support de Fpar :
Supp(F) = {xX| Fx6= 0}.
On suppose ici que Supp(F) est un ensemble fini de points ferm´es. Montrer que pour tout ouvert Ude X
on a F(U) = xUFx.2
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