[公式]

"Give yourself an epsilon of room. " Terence Tao


借著这篇回答复习一下以前的笔记。

定理(Integral Doubling Inequality,Garofalo Lin,1986):设 [公式] 是完备非紧的黎曼流形,对任意 [公式] ,存在 [公式] ,使得对任意 [公式] 上的调和函数 [公式] ,均有

[公式]

这里 [公式] 为常数。

这个不等式的一个非常强大的应用,就是用它可以很快地证明调和函数的 Unique Continuation Property。

定理(Unique Continuation Property):设 [公式] 是完备非紧的黎曼流形, [公式] 是连通的开子集, [公式][公式] 上的调和函数。假设 [公式][公式] 上的某个开子集恒等于 [公式] ,则 [公式][公式] 上恒等于 [公式]

实际上 Nicola Garofalo 和 Fang-Hua Lin 是对更广的一类椭圆方程的解证明了这两个结论。

几年前我给同学讲这个结论的时候,他告诉我 Gilbarg Trudinger 的二阶椭圆偏微分方程书上第一章有这么一道习题:

  • 习题:设 [公式] 为调和函数, [公式][公式] 上的开的、光滑子集。假设 [公式][公式] 上的函数值、外法向导数值都等于 [公式] ,那么 [公式] 恒等于 [公式]

利用 Unique Continuation Property ,可以很容易的把这个题做出来了。虽然 Gilbarg Trudinger 放在第一章的本意可能是想让我们用其他办法?不过我看书有个超级坏的习惯就是基本不会主动去做课后习题(其实就是太懒了),所以当时我也没注意到这道题哈哈哈。

为什么我会提这个习题呢,是因为这个用 Unique Continuation Property 做这个习题的相同的思路,可以用来证明 Malgrange 和 Lax 关于调和函数的一个延拓的结果,进而可以证明:

定理:设 [公式] 是完备非紧的黎曼流形,则存在 [公式] 上非常值的调和函数。

此外,这也是很多椭圆方程的解的延拓或者解的粘合,需要要求在边界上边值、法向导数值能接起来的缘故,因为这样才能保证接起来之后的解仍有很好的正则性。

其实仔细回忆一下,在本科复分析中我们学过:

定理:若 [公式] 是区域 [公式] 上的非零的全纯函数,则 [公式] 的零点集在 [公式] 上是孤立的。

是不是觉得它和调和函数的 Unique Continuation Property 很像!实际在欧氏空间的情形就是一回事,因为这时候调和函数是实解析的。而之前怎么证明这个零点孤立性质的呢,就是直接 Taylor 展开然后分析系数。

对于多复变数的全纯函数,情况有点不太一样,事实上:

定理:设 [公式][公式] 上的全纯函数,则 [公式] 的零点集永远都不是孤立点集。

不过我们仍然有:

定理:设 [公式] 是连通集 [公式] 上的全纯函数,若 [公式] 在一个 [公式] 的一个正 Lebesgue 测度子集上等于零,那么 [公式] 恒等于零。


下面简要说一下 Integral Doubling Inequality 的证明思路,想法是考虑所谓的 Frequency 的有界性。

定义:设 [公式] ,假设 [公式] 是定义在 [公式] 上的调和函数,令

[公式] 所谓的 [公式] 的 Local Frequency Function 是 [公式]

通过一堆计算得到关于 Local Frequency Function 的一个微分不等式,进而可以证明:

定理:对任意 [公式] ,存在 [公式][公式] 连续依赖于 [公式] ,使得对任意定义在 [公式] 上的调和函数 [公式] ,都有

[公式]

欧氏空间的情形可以作为一个很好的数学分析的练习例子,实际上我们可以证明:

定理: [公式] 为原点时, [公式] 关于 [公式] 单调递增。

Hint:印象中北大出版的、周蜀林的偏微分方程里有具体计算,虽然他写这个结论并没有交代背景。

有了 Local Frequency Function 的估计,可以证明(求导都只是关于 [公式] 求的):

[公式] ,则

[公式]

同样地,作为一个很好的数学分析的练习例子,可以计算:

  • 习题: [公式] 为坐标原点时, [公式]

在上面的不等式中,关于 [公式][公式][公式] 积分, [公式] 则有

[公式] 接下来 Integral Doubling Inequality 就很显然了。若存在 [公式] 使得[公式][公式] 。则在前面的微分不等式中考虑从 [公式][公式] 积分,这里 [公式] 可以证明 [公式] 于是结论得证。

相信你一定会很好奇怎么用这个不等式证明调和函数的 Unique Continuation Property 。那么我们有:

  • 习题:用 Integral Doubling Inequality 证明调和函数的 Unique Continuation Property。

Hint:对于任意一点 [公式] ,可以将它和函数恒等于零的开子集的一个内点用测地线 [公式] 连接起来,其中 [公式] 然后选取合适的 [公式] ,用反证法证明 [公式]

(最后,十分感谢讲这门课的老师,可以说是我最喜欢的课之一了。)


【定理】[公式] 是从小到大排列的素数. 则 [公式]


补充一个高等代数里面的Hadamard不等式:

【定理】[公式][公式] 阶实方阵. 则 [公式]

证明:可以对A作QR分解.

参考

请问下述行列式与其元素构成的不等式如何证明??

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[公式]

[公式]

代数对称性受到微小扰动,产生了三角函数。某种意义上也算是优美吧。


我们记 [公式] 为一个 [公式] -uniform hypergraph 在不包含由 [公式] 个点生成 [公式] 条边的结构的情况下,所能拥有的最大的超边数。那么当 [公式] 时我们有

[公式]


几点说明:

  • [公式]-uniform是指这个超图的每条超边都是由 [公式] 个点构成的。
  • o(.)是比较常见的记号,意思就是对任意的常数 [公式] ,都有 [公式]
  • 这个定理的右边最初是Szemeredi regularity lemma/removal lemma最早的应用之一,左边是著名的Behrend高维球面构造的变形得到的。
  • 这个定理说明 [公式] 的渐近阶的指数不是有理数。并且说明 [公式] 时,禁掉一族结构的Turan问题,并不具备「紧性」,即下面这个不等式是不对的: [公式] 。至今,我们仍不知道当 [公式] 时,这个「紧性」是否正确,因为我们还没找到图版本Turan指数为无理数的情况。当然,我们其实连有理数的情况也还没完全搞明白,比如这个猜想。

LXSZYX:Turan有理指数猜想?

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  • 关于[公式]目前仍有大量的猜想,核心的问题是要证明

Brown-Erdos-Sos conjecture: 对所有正整数 [公式] , [公式] ,都有[公式]


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