可以留下一个优美的不等式吗?
"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 是完备非紧的黎曼流形,对任意 ,存在 ,使得对任意 上的调和函数 ,均有
这里 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 是完备非紧的黎曼流形, 是连通的开子集, 是 上的调和函数。假设 在 上的某个开子集恒等于 ,则 在 上恒等于 。
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 为调和函数, 为 上的开的、光滑子集。假设 在 上的函数值、外法向导数值都等于 ,那么 恒等于 。
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 是完备非紧的黎曼流形,则存在 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 是区域 上的非零的全纯函数,则 的零点集在 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 是 上的全纯函数,则 的零点集永远都不是孤立点集。
不过我们仍然有:
定理:设 是连通集 上的全纯函数,若 在一个 的一个正 Lebesgue 测度子集上等于零,那么 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 ,假设 是定义在 上的调和函数,令
所谓的 的 Local Frequency Function 是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 ,存在 , 连续依赖于 ,使得对任意定义在 上的调和函数 ,都有
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: 为原点时, 关于 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 求的):
若 ,则
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: 为坐标原点时,
在上面的不等式中,关于 从 到 积分, 则有
接下来 Integral Doubling Inequality 就很显然了。若存在 使得令 。则在前面的微分不等式中考虑从 到 积分,这里 可以证明 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 ,可以将它和函数恒等于零的开子集的一个内点用测地线 连接起来,其中 然后选取合适的 ,用反证法证明 。
(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】设 是从小到大排列的素数. 则
补充一个高等代数里面的Hadamard不等式:
【定理】设 是 阶实方阵. 则
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??www.zhihu.com
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 为一个 -uniform hypergraph 在不包含由 个点生成 条边的结构的情况下,所能拥有的最大的超边数。那么当 时我们有
几点说明:
- -uniform是指这个超图的每条超边都是由 个点构成的。
- o(.)是比较常见的记号,意思就是对任意的常数 ,都有 。
- 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 的渐近阶的指数不是有理数。并且说明 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: 。至今,我们仍不知道当 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?zhuanlan.zhihu.com
- 关于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 , ,都有
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