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Ponderado $L^2$ Estimaciones de los dominios $\Omega\subseteq\mathbb{C}$

EDITAR: Después de mrf Tras el comentario del Sr. G. de la Torre y la discusión con el profesor del curso, se decidió que no era un problema. Es decir, entré en la lectura de esta conferencia con la idea de que íbamos a resolver el $\bar{\partial}$ ecuación que era nuestro principal objetivo. En otras palabras, en la parte inferior estábamos principalmente $f$ centrado y no $\phi$ centrado. En realidad, es al revés. Se suponía que debíamos saber que el $\bar{\partial}$ ecuación siempre tiene soluciones distributivas y que, de hecho, estábamos realmente interesados en encontrar soluciones a $\bar{\partial}u=f$ con $u$ habiendo controlado $\|\cdot\|_\phi$ norma.

Sin embargo, esto plantea dos preguntas que me encantaría que alguien pudiera responder:

  1. Este es el caso unidimensional del Teorema de Hormander. Puede alguien intuir por qué como geómetra algebraico/diferencial tener el teorema de Hormander es algo tan grande (como se hace ver).

  2. mrf dice que los siguientes teoremas muestran realmente que $\bar{\partial}u=f$ es siempre solucionable para cualquier $f$ ya que siempre podemos encontrar (dado un $f$ ) a $C^2(\Omega,\mathbb{R})$ función subarmónica $\phi$ para lo cual $\displaystyle \int_\Omega\frac{|f|^2}{\Delta\phi}e^{-\phi}$ es finito (necesitamos la finitud para demostrar que existe una solución). ¿Hay alguna manera fácil de ver por qué tal función $\phi$ siempre existe para un determinado $f$ ?

Gracias.


Actualmente estoy leyendo los apuntes de clase de Park City sobre Geometría Analítica y Algebraica ( este libro) y estoy realmente confundido por algunas suposiciones implícitas hechas en la primera conferencia del primer minicurso (conferencia 1 de "An Introduction to Things" de Bo Berndtsson $\overline{\partial}$ ").

Permítanme explicar algunos de los antecedentes del problema que estoy teniendo. Permita que $\phi\in C^2(\Omega,\mathbb{R})$ ser subarmónico y definir el producto interior:

$$\langle f,g\rangle_\phi=\int_\Omega f\bar{g}e^{-\phi}$$

y la norma $\|\alpha\|_\phi^2=\langle \alpha,\alpha\rangle_\phi$ . A continuación, definimos $\bar{\partial}^\ast_\phi$ para ser el adjunto de $\bar{\phi}$ con respecto a $\langle,\rangle_\phi$ . Explícitamente se puede demostrar que

$$\bar{\partial}^\ast_\phi\alpha=-e^{\phi}\frac{\partial}{\partial z}\left(e^{-\phi}\alpha\right)$$

Por lo tanto, ahora estamos tratando de seguir la prueba del Teorema 1.1.3 en el libro que se establece como sigue:

Teorema 1.1.3 Dejemos que $\Omega\subseteq\mathbb{C}$ sea un dominio y supongamos que $\phi\in C^2(\Omega,\mathbb{R})$ que es subarmónico. Entonces, para cualquier $f\in L^2_{\text{loc}}(\Omega)$ hay una solución distributiva $u$ a $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial \bar{z}}=f$ con sujeción a $$\int_\Omega |u|^2 e^{-\phi}\leqslant \int_\Omega \frac{|f|^2}{\Delta \phi}e^{-\phi}$$

El autor afirma que el teorema se deduce de las tres proposiciones siguientes:

Propuesta 1.1.1 Dado $f$ existe una solución distributiva para $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial\bar{z}}$ Satisfaciendo a $$\|u\|_\phi^2\leqslant C\quad \mathbf{(1.3)}$$ para algunos $C>0$ si y sólo si la estimación $$\left\langle f,\alpha\right\rangle_\phi \leqslant C\|\bar{\partial}^\ast_\phi \alpha\|_\phi\quad\mathbf{(1.4)}$$ es válida para cada $\alpha\in C^2_c(\Omega)$ .

,

Proposición 1.1.1(cont.) Para cualquier $\mu:\Omega\to\mathbb{R}^+$ $\mathbf{(1.4)}$ es válida para todos los $f$ Satisfaciendo a $$\int_\Omega \frac{|f|^2}{\mu}e^{-\phi}\, dz\leqslant C\quad\mathbf{(1.5)}$$ si y sólo si $$\int_\Omega \mu|\alpha|^2 e^{-\phi}\, dz\leqslant \|\bar{\partial}^\ast_\phi\alpha\|\quad\mathbf{(1.6)}$$ es válida para todos los $\alpha\in C^2_c(\Omega)$ .

y,

Propuesta 1.1.2 Dejemos que $\Omega\subseteq\mathbb{C}$ sea un dominio $\phi\in C^2(\Omega,\mathbb{R})$ y $\alpha\in C_c^2(\Omega)$ . Entonces, $$\int_\Omega \Delta\phi|\alpha|^2 e^{-\phi}+\int_\Omega\left|\frac{\partial \alpha}{\partial\bar{z}}\right|^2 e^{-\phi}=\|\bar{\partial}^\ast_\phi\alpha\|\quad\mathbf{(1.7)}$$

Parece, por la facilidad con la que afirma que el Teorema 1.1.3 se deduce de estas tres proposiciones, que la respuesta fácil debería ser la correcta. La respuesta más fácil es que la Proposición 1.1.2 muestra que (1.6) se cumple para $\mu=\Delta\phi$ . Así, la Proposición 1.1.1(cont.) implica que para cada $f$ que satisface (1.5) tenemos que $f$ satisface (1.4) para todo $\alpha$ y así tenemos una solución distributiva para $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial\bar{z}}u=f$ que satisface (1.3).

De acuerdo, todo parece estar bien, todo esto pasa correctamente para demostrar el Teorema 1.1.3 si, dado $f\in L^2_{\text{loc}}(\Omega)$ Podríamos tomar

$$C=\int_\Omega \frac{|f|^2}{\Delta\phi}e^{-\phi}$$

La única cuestión es que para aplicar la prueba de la Proposición 1.1.1 aplicamos Riesz-Fischer a un determinado operador $L$ cuya acotación se deduce porque obtenemos un límite $\|L\|_\text{op}\leqslant C$ . Así, todo se rompe si $C$ es infinito. Entonces, todo esto parece sugerir fuertemente que la integral

$$\int_\Omega\frac{|f|^2}{\Delta\phi}e^{-\phi}$$

es finito para cada $f\in L^2_\text{loc}(\Omega)$ y cada subarmónico $\phi\in C^2(\Omega,\mathbb{R})$ . Pero, estoy bastante seguro de que esto no es cierto (sólo toma $\Omega=\mathbb{C}$ , $\phi=x^2+y^2$ y $f=\exp(2(x^2+y^2))$ ). Incluso si exigimos que $f\in L^2_{\text{loc}}(\Omega)$ y $fe^{\frac{-\phi}{2}}\in L^2(\Omega)$ (que puede ser una posible errata) sigue habiendo dudas de que esta integral converja siempre.

Si alguien pudiera aportar alguna idea sobre lo que me estoy perdiendo/lo que el autor puede haber querido decir, se lo agradecería enormemente.

3voto

Tutul Puntos 652

Permítame intentar responder a algunas de sus preguntas.

Empezaré por 2) En una variable esto es efectivamente siempre cierto. Para intuirlo, supongamos que $\Omega$ es el disco unitario $D$ . Tenga en cuenta que

$$\phi(z) = -\log(1-|z|^2)$$

es (estrictamente) subarmónico en $D$ (por ejemplo, mediante el cálculo directo de $\Delta\phi$ ). También $\phi$ tiende a $+\infty$ en todas partes en $\partial D$ . Además, si $g(x)$ es un aumentando , convexo función de $x$ entonces $g(\phi(z))$ también es subarmónico, y eligiendo $g$ sabiamente, podemos obtener una función subarmónica, que tiende a $+\infty$ en $\partial D$ tan rápido como queramos en particular, lo suficientemente rápido como para asegurarse de que $e^{-\phi}$ elimina cualquier singularidad de $f$ cerca de $\partial D$ . (La subarmonicidad estricta garantiza que el $1/\Delta \phi$ es irrelevante). Se pueden hacer construcciones similares para cualquier conjunto abierto en $\mathbb{C}$ pero esto es un poco engañoso.

En varias variables complejas, hay dominios $\Omega$ (incluso las topológicamente triviales) que no admiten ninguna función de agotamiento plurisubarmónico (es decir, funciones psh que tienden a $+\infty$ en el límite). Los dominios que sí lo hacen son los pseudoconvexo y juegan un papel muy importante en la teoría de funciones de varias variables complejas.

Añadido Algunos detalles más. Si no tiene una fórmula concreta para $f$ no se puede esperar que se pueda escribir una fórmula concreta para $\phi$ . Permítanme volver a mi ejemplo, $\Omega = D$ . Sea $0 \le r_n \nearrow 1$ sea una secuencia creciente y que $\Omega_n = \{ r_n \le z < r_{n+1} \}$ . Desde $f \in L^2_{loc}$ el valor $$M_n = \int_{\Omega_n} |f|^2$$ es finito. Elija la función convexa $g$ tan grande y tan rápidamente creciente que $e^{-\phi} < 2^{-n}/M^n$ en $\Omega_n$ y tan convexo que $\Delta \phi$ está acotado fuera de $0$ en $D$ . Con esta elección de $\phi$ la integral $$\int_D |f|^2 \frac{e^{-\phi}}{\Delta\phi} < \infty.$$


1) Para ser sinceros, $\newcommand{\dbar}{\bar\partial}L^2$ -soluciones del $\dbar$ -Ecuación en un variable compleja no es un gran problema. En una variable, tenemos una teoría rica y extremadamente bien desarrollada y muchos métodos para construir funciones holomorfas con propiedades prescritas (teorema de Runge, factorizaciones de Weierstrass, teorema de Mittag-Leffler, la transformada de Cauchy, etc. etc.) En varias variables la situación es muy diferente. Permítanme ilustrar el poder de la $\bar\partial$ -método con un ejemplo muy sencillo, una versión (baby) del teorema de extensión de Ohsawa-Takegoshi.

Teorema Supongamos que $\Omega \subset \mathbb{C}^n$ es pseudoconvexo, y sea $X = \Omega \cap (\mathbb{C}^{n-1}\times \{0\})$ . Si $f$ es una función holomórfica sobre $X$ hay una extensión de $f$ a $\Omega$ , es decir, una función holomórfica $F$ en $\Omega$ tal que $F|_X = f$ .

Tenga en cuenta que la suposición de que $\Omega$ es pseduoconvexo es exactamente lo que nos permite resolver el $\dbar$ -con estimaciones en una ecuación ponderada $L^2$ -espacio. Para esta versión de Ohsawa-Takegoshi, no necesitamos las estimaciones, sólo la solución. Mediante algunas técnicas estándar, podemos adaptar la solución de Hörmander a otros espacios de funciones. Por ejemplo, si $f = W^s$ entonces podemos encontrar una solución $u\in W^{s+1}$ (espacios de Sobolev). Por lo tanto, por el teorema de incrustación de Sobolev, si $f\in C^\infty$ hay una solución $u \in C^\infty$ .

Prueba Dejemos que $\Psi$ sea una función de corte suave tal que $\Psi \equiv 1$ en una vecindad abierta (relativa) de $X$ y $\Psi \equiv 0$ por parte de $\Omega$ que no lo hace proyecto hasta $X$ . Definir $$F(z) = \Psi(z) f(\pi(z)) + z_nv(z)$$ donde $\pi : \mathbb{C}^n \to \mathbb{C}^n$ es la proyección natural sobre la primera $n-1$ coordenadas, y $v$ es un $C^\infty$ función que queda por elegida. Nótese que $F$ está bien definida en $\Omega$ y es un suave extensión de $f$ a $\Omega$ . Para obtener una extensión holomórfica, queremos asegurarse de que $\dbar F = 0$ es decir

$$\dbar v(z) = \frac{(-\dbar\Psi(z))f(\pi(z))}{z_n}\tag{*}$$

pero el lado derecho aquí es $C^\infty$ (ya que $\dbar\Psi \equiv 0$ en una zona de $z_n=0$ ) y $\dbar$ -cerrado. Por lo tanto, podemos encontrar un suave $v$ resolviendo (*), y esto nos da nuestra extensión holomórfica de $f$ .

Este truco en particular: resolver el problema en el $C^\infty$ -(que suele ser trivial) y luego ajustar la solución resolviendo una $\dbar$ -es muy común en SCV, y la principal razón por la que la maquinaria de Hörmander ha resultado ser tan importante. En SCV, casi nunca es posible dar construcciones de funciones holomorfas con propiedades prescritas, pero el $\dbar$ -la teoría a menudo nos permite superar esto.

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