Sur les opérations de tores algébriques de complexité un dans les variétés affines

par Kevin Langlois

Thèse de doctorat en Mathématiques

Sous la direction de Mikhail Zaidenberg.

Le président du jury était Hanspeter Kraft.

Le jury était composé de Mikhail Zaidenberg, Hanspeter Kraft, David A. Cox, Jürgen Hausen, Michel Brion.

Les rapporteurs étaient David A. Cox, Jürgen Hausen.


  • Résumé

    Cette thèse est consacrée aux propriétés géométriques des opérations de tores algébriques dans les variétés affines. Elle est issue de trois prépublications qui correspondent aux points (1), (2), (3) ci-après. Soit X une variété affine munie d’une opération d’un tore algébrique T. Nous appelons complexité la codimension de l’orbite générale de T dans X. Sous l’hypothèse de normalité et lorsque le corps de base est algébriquement clos de caractéristique 0, la variété X admet une description combinatoire en termes de géométrie convexe. Cette description, obtenue en 2006 par Altmann et Hausen, généralise celle classique des variétes toriques. Notre but consiste à étudier des problèmes nouveaux concernant les propriétés algébriques et géométriques de X lorsque l’operation de T dans X est de complexité 1. (1) Dans la première partie, un résultat donne une manière explicite de déterminer la clôture intégrale de toute variété affine définie sur un corps algébriquement clos de caractérisque 0 munie d’une opération de T de complexité 1 en termes de la description combinatoire d’Altmann-Hausen. Comme application, nous donnons une classification complète des idéaux intégralement clos homogènes de l’algèbre des fonctions régulières de X et généralisons un théorème de Reid-Roberts-Vitulli sur la description de certains idéaux normaux de l’algèbre des polynômes à plusieurs variables. (2) Les calculs de la première partie suggèrent une démonstration de la validité de la présentation d’Altmann-Hausen sur un corps quelconque dans le cas de complexité 1. Ce qui est fait dans la deuxième partie. Dans la situation non déployée, la descente galoisienne d’une variété affine normale munie d’une opération d’un tore algébrique de complexité 1 est décrite par un nouvel objet combinatoire que nous appelons diviseur polyédral Galois stable. (3) Dans la troisième partie, lorsque que le corps de base est parfait, nous classifions toutes les opérations du groupe additif dans X normalisées par l’action de T de complexité 1. Cette classification généralise des travaux classiques de Flenner et Zaidenberg dans le cas des surfaces et de Liendo dans le cas où le corps ambiant est algébriquement clos de caractéristique 0.

  • Titre traduit

    On affine varieties with an algebraic torus action of complexity one


  • Résumé

    This thesis is devoted to the study of geometric properties of affine algebraic varieties endowed with an action of an algebraic torus. It comes from three preprints which correspond to the indicated points (1), (2), (3). Let X be an affine variety equipped with an action of the algebraic torus T. The complexity of the T-action on X is the codimension of the general T-orbit. Under the assumption of normality and when the ground field is algebraically closed of characteristic 0, the variety X admits a combinatorial description in terms of convex geometry. This description obtained by Altmann and Hausen in the year 2006 generalizes the classical one for toric varieties. Our purpose is to investigate new problems on the algebraic and geometric properties of the variety X when the T-action on X is of complexity 1. (1) In the first part, a result gives an effective method to determine the integral closure of any affine variety defined over an algebraically field of characteristic 0 with a T-action of complexity 1 in terms of the combinatorial description of Altmann-Hausen. As an application, we provide an entire classification of the homogeneous integrally closed ideals of the algebra of regular functions on X and generalize the Reid-Roberts-Vitulli's theorem on the description of certain normal ideals of the polynomial algebra. (2) The calculations of the first part suggest a proof of the validity of the presentation of Altmann-Hausen in the case of complexity 1 over an arbitrary ground field. This is done in the second part of this thesis. In the non-split situation, the Galois descent of normal affine varieties with a T-action of complexity 1 is described by a new combinatorial object which we call a Galois invariant polyhedral divisor. (3) In the third part, when the base field is perfect, we classify all the actions of the additive group on X normalized by the T-action of complexity 1. This classification generalizes classical works of Flenner and Zaidenberg in the surface case and of Liendo when the base field is algebraically closed of characteristic 0.


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