LES D´
ERIVATEURS
ALEXANDRE GROTHENDIECK
Chapitre XI
Hot-fibrations, foncteurs propres et foncteurs lisses etc.
(dans Cat)
Ce texte a ´et´e d´echiffr´e et transcrit en L
A
T
EX 2εpar M. unzer. Il a ´et´e ´edit´e par
M. K¨unzer, J. Malgoire, et G. Maltsiniotis. La transcription est aussi fid`ele que pos-
sible au manuscrit. Pour les quelques corrections ´evidentes, ou rares commentaires des
´editeurs, ainsi que pour la num´erotation originale des pages du manuscrit, les caract`eres
de machine `a ´ecrire [typewriter] entre crochets sont utilis´es. Un point d’interrogation
entre crochets signifie que l’on n’est pas sˆur du mot qui pr´ec`ede.
Cette ´edition est provisoire. Les remarques, commentaires et corrections sont bienvenus.
Envoyer un message `a :
G. Maltsiniotis
A. Grothendieck : erivateurs, Ch. XI, ´
Edition des Universit´es de Montpellier II et Paris VII
[Il n’y a pas de pages 1-126]
[page 127]
1Hot-fibrations dans Cat
Th´eor`eme 1. Soit f:X-Ydans Cat. Conditions ´equivalentes :
a) Pour tout Y00 -
pY0sur Y, d’o`u X00 =X×YY00 -
qX0=X×YY0, si pest une
Hot-´equivalence, ql’est aussi.
a0) Comme a), avec Y00 =e,Y0ayant un objet final.
a00) Comme a), avec Y00 =e,Y0ayant un objet initial (1).
b0) Pour tout yOb Y,Xy-X/y est une Hotequivalence, pour tout y-y0dans
Y,X/y -X/y0est une Hotequivalence; enfin ces conditions sont encore v´erifi´ees
pour f0:X0-Y0, pour tout changement de base Y0-Ydans Cat. (En fait, il
suffit de le demander pour la premi`ere des deux conditions, concernant Xy-X/y.)
b00) Dual de b0), avec Xy-y\Xet y0\X-y\X.
c) Pour tout faisceau d’ensembles localement constant Fsur X,f(F)est localement
constant et se calcule ‘fibre par fibre’, de mˆeme pour R1f(F)si Fest un faisceau
en groupes, et pour les Rif(F)si Fest un faisceau ab´elien. De plus, on veut que
ces conditions restent satisfaites apr`es tout changement de base. (2)
D´
emonstration. On a les implications ±tautologiques
a =a0=b0=c,
et il reste `a prouver que c =a. Comme a est autoduale, ´etant ´equivalente `a a0, b0, elle
est aussi ´equivalente aux conditions duales de celles-ci, a00 et b00 (cf. cor. 2, page 75). On
est ramen´e `a prouver que si c) est satisfait, et si on a
X¾qX0
?
f
?
f0
Y¾
pY0
1garder a00 ) et b00 ), conditions duales de a0), b0)[a00 ) et b00 ) ´etaient barr´es].
2c0) (version homologique). 1o) en termes d’images directes de groupo¨ıdes localement constants, et
2o) en termes des Rif!(L)[plut^ot Lif!(L)], pour Lfaisceau ab´elien localement constant.
Version 28 mai 2002 1
A. Grothendieck : erivateurs, Ch. XI, ´
Edition des Universit´es de Montpellier II et Paris VII
cart´esien dans Cat, si pest une Hot-´equivalence, qaussi. On utilise le crit`ere d’Artin-
Mazur.
1o) Si Fest un faisceau d’ensembles localement constant sur X, il faut prouver que
H0(X, F )-
H0(X0, qF).
[page 128]
Mais
H0(X, F )'H0(Y, f(F)
| {z }
localement constant
par hypoth`ese c)
)-
| {z }
car p
Hot-´equivalence
H0(Y0, pf(F)),
mais
pf(F)-
f0
(q(F)),
car f(F) et f0
(qF) se calculent ‘fibre par fibre’ par hypoth`ese. Donc
H0(X, F )'H0(Y0, f0
(q(F))) 'H0(X0, q(F)),
q.e.d.
2o) Si Fest un faiscau en groupes localement constant sur X, il faut prouver
H1(X, F )-
H1(X0, qF).
Le fait que c’est injectif r´esulte d´ej`a de 1o), qui implique que le foncteur
F-torseurs sur X-q(F)-torseurs sur X0
P-fP
est pleinement fid`ele, par l’argument bien connu utilisant les faisceaux Hom. Il faut voir
que ce foncteur est essentiellement surjectif.
[page 129]
On a un homomorphisme de suites exactes d’ensembles ponctu´es
H1(Y, fF)-
uH1(X, F )-
v
3η
z }| {
H0(Y, R1f(F)) -
wH2(Y, fF)
?
α
?
β
?
γ
?
δ
H1(Y0, f0
F)-
u0H1(X0, F 0)
| {z }
3ξ0
-
v0H0(Y0, R1f0
(F0))
| {z }
3η0
-
w0H2(Y0, f0
F0)
(3), o`u les faisceaux fF,R1f(F) sont localement constants par hypoth`ese et se calculent
fibre par fibre, les faisceaux f0
(F0) et R1f0
(F0) aussi, qui implique que ces derniers sont
3o`u on a pos´e F0=q(F).
Version 28 mai 2002 2
A. Grothendieck : erivateurs, Ch. XI, ´
Edition des Universit´es de Montpellier II et Paris VII
canoniquement isomorphes (par les fl`eches de changement de base) aux images inverses
de leurs homologues f(F), R1f(F). Comme pest une Hot-´equivalence, cela implique
que les fl`eches α,γsont [des] isomorphismes. Donc si ξ0H1(X0, F 0), son image η0
dans H0(Y0, R1f0
(F0)) provient d’un ηH0(Y, R1f(F)) bien d´etermin´e. Il faut voir
que cet ηprovient d’un ξH1(X, F ). Ceci (si je me rappelle bien) est possible si et
seulement si une certaine obstruction w(η) dans H2(Y, f(F)) est dans le sous-ensemble
neutre du H2.NB Le champ sur Ydes F-torseurs sur les X/U qui remontent ηest
une F=fF-gerbe Gη, et il faut voir qu’elle est neutre. Mais il y a mieux `a faire :
[page 130]
On note que cette gerbe Gest localement constante (puisqu’elle correspond `a un lien
f(G) localement constant) et que G0est son image inverse. Mais comme pest une Hot-
´equivalence, il s’ensuit que le foncteur
Γ(Y, G)-Γ(Y0,G0)
est une ´equivalence de cat´egories, donc ξ0provient (`a isomorphisme pr`es) d’un unique ξ
de Γ(Y, G), q.e.d.
3o) Soit Ffaisceau ab´elien localement constant sur X, il faut voir [que]
()Hi(X, F )-
Hi(X0, F 0) (F0=qF),
pour tout iN. Mais les deux termes sont l’aboutissement des suites spectrales de Leray,
de termes initiaux
Epq
2'Hp(Y, Rqf(F))
E0pq
2'Hp(Y0, Rqf0
(F0)),
et () est associ´e `a un homomorphisme de suites spectrales, qui pour les termes initiaux
est
(∗∗)Hp(Y, Rqf(F)) -
Hp(Y0, Rqf0
(F)),
associ´e `a
()p(Rqf(F)) -Rqf0
(F0).
Mais par hypoth`ese les Rqf(F), Rqf0
(F0) sont localement constants et se calculent fibre
par fibre,
[page 131]
d’o`u il r´esulte que les homomorphismes de changement de base (∗∗∗) sont [des] iso-
morphismes, et comme il s’agit de faisceaux localement constants et que pest une Hot-
´equivalence, il s’ensuit que (∗∗) est [un] isomorphisme, donc aussi () sur les aboutisse-
ments, q.e.d.
D´efinition 1. Sous les conditions ´equivalentes du th´eor`eme 1, on dit que fest une
Hot-fibration.
Version 28 mai 2002 3
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