4 votos

Es cierto que el derivado de la longitud de un Lipschitz ruta de acceso es igual a su velocidad? (cuando existen)

$\newcommand{\ga}{\gamma}$ $\newcommand{\e}{\epsilon}$ Tengo la siguiente situación:

$(X,d)$ es un espacio métrico. $\gamma:[0,1] \to X$ es una de Lipschitz camino. La velocidad de $\gamma$ se define como $$ \nu_{\ga}(s):=\lim_{\e \to 0} \frac{d\left( \ga(s),\ga(s+\e) \right)}{|\e|}, $ $ $ si el límite existe.

Definir $g(t)=L(\ga|_{[0,t]})$, y asumir la $g'(t_0),\nu_{\ga}(t_0)$ existe para un determinado $t_0 \in [0,1]$. Es cierto que $g'(t_0)=\nu_{\ga}(t_0)$?

Nota:

Es un conocido teorema, que para cualquier Lipschitz camino de $\ga$, la velocidad de $\nu_{\ga}(t)$ existe para casi todos los $t$, e $L(\ga)=\int \nu_{\ga}(t) dt$ (Véase "Un curso de geometría métrica" por Burago,Burago y Ivanov, el teorema de 2.7.6).

De hecho, la prueba de realidad muestra que para casi todos los $t$, $g'(t),\nu_{\ga}(t)$ existen y son iguales. Estoy preguntando acerca de su igualdad en un solo punto (suponiendo la existencia).

Resultados Parciales:

$$g'(t)=\frac{d}{dt}L(\ga|_{[0,t]})=\lim_{\Delta t \to 0+} \frac{L(\ga|_{[0,t+\Delta t]})-L(\ga|_{[0,t]})}{\Delta t}=\lim_{\Delta t \to 0+} \frac{L(\ga|_{[t,t+\Delta t]})}{\Delta t} $$

$$ \ge \lim_{\Delta t \to 0+} \frac{d\left( \ga(t),\ga(t+\Delta t) \right)}{\Delta t} = \nu_{\ga}(t)$$

Así, hemos establecido $g'(t) \ge \nu_{\ga}(t) $.

La pregunta sobre la otra dirección de la que aún quedan restos.

En el caso especial, donde $X$ es un largo espacio, y $\gamma$ es una geodésica (he.e localmente una ruta más corta), tenemos que $d\left( \ga(t),\ga(t+\Delta t) \right)=L(\ga|_{[t,t+\Delta t]})$ (para lo suficientemente pequeño $\Delta t$), por lo que la igualdad, obviamente, sostiene.

Tal vez será más fácil de probar este para la longitud de los espacios, pero sin la suposición de que $\ga$ es una geodésica, no veo cómo ayuda.

1voto

MrTuttle Puntos 1116

Podemos tener la desigualdad estricta $\nu_{\gamma}(t_0) < g'(t_0)$.

Deje $(X,d)$ ser el plano Euclidiano, y deje $\gamma \colon [0,1] \to \mathbb{R}^2$ ser el camino con

$$\gamma(n^{-1}) = \bigl(n^{-1}, (-1)^n\cdot n^{-2}\bigr)$$

para $n \in \mathbb{N}\setminus \{0\}$, interpolando linealmente entre el$\gamma(n^{-1})$$\gamma\bigl((n+1)^{-1}\bigr)$, y por la continuidad de $\gamma(0) = (0,0)$. Uno fácilmente se comprueba que $\gamma$ es una de Lipschitz ruta con constante de Lipschitz $\frac{1}{2}\sqrt{29}$.

Además, para$0 < t \leqslant 1$,$t \leqslant d(\gamma(t),\gamma(0)) \leqslant t\sqrt{1 + t^2}$, lo $\nu_{\gamma}(0)$ existe, y $\nu_{\gamma}(0) = 1$.

Para $n \in \mathbb{N}\setminus \{0\}$, tenemos

$$\frac{\sqrt{5}}{(n+1)^2} < L(\gamma\lvert_{[(n+1)^{-1}, n^{-1}]}) = \sqrt{n^{-2}(n+1)^{-2} + \bigl(n^{-2} + (n+1)^{-2}\bigr)^2} < \frac{\sqrt{5}}{n^2},$$

y, por tanto, para $t \in \bigl((k+1)^{-1}, k^{-1}\bigr]$

$$\frac{\sqrt{5}}{k+2} < \sum_{n = k+1}^\infty \frac{\sqrt{5}}{(n+1)^2} < L(\gamma\lvert_{[0,t]}) < \sum_{n = k}^\infty \frac{\sqrt{5}}{n^2} < \frac{\sqrt{5}}{k-1},$$

de dónde

$$\sqrt{5}\frac{k}{k+2} < \frac{g(t)}{t} < \sqrt{5}\frac{k+1}{k-1},$$

que muestra $g'(0) = \sqrt{5} > \nu_{\gamma}(0)$.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X