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球面上的 Hardy-Rellich 不等式与不确定性原理

经典分析与常微分方程 2014-11-12 v3

摘要

Δ0\Delta_0Rd\mathbb{R}^d 中单位球面 Sd1\mathbb{S}^{d-1} 上的 Laplace-Beltrami 算子。我们证明,形如 Sd1f(x)2dσ(x)cdmineSd1Sd1(1x,e)(Δ0)12f(x)2dσ(x) \int_{\mathbb{S}^{d-1}} \left | f (x)\right|^2 d\sigma(x) \leq c_d \min_{e\in \mathbb{S}^{d-1}} \int_{\mathbb{S}^{d-1}} (1- \langle x, e \rangle) \left |(-\Delta_0)^{\frac{1}{2}}f(x) \right |^2 d\sigma(x) 的 Hardy-Rellich 不等式在 d=2d =2d4d \ge 4 时成立,但在 d=3d=3 时对任何有限常数均不成立,且该不等式的最优常数对于 d=2,4,5d =2, 4, 5 以及在函数空间附加限制条件下对于 d6d\ge 6cd=8/(d3)2c_d = 8/(d-3)^2。此不等式在球面上对均值为零且范数为单位的函数产生了一个形如 mineSd1Sd1(1x,e)f(x)2dσ(x)Sd10f(x)2dσ(x)cd \min_{e\in\mathbb{S}^{d-1}} \int_{\mathbb{S}^{d-1}} (1- \langle x, e \rangle) |f(x)|^2 d\sigma(x) \int_{\mathbb{S}^{d-1}}\left |\nabla_0 f(x)\right |^2 d\sigma(x) \ge c'_d 的不确定性原理,该原理可用于建立另一个无需零均值假设的不确定性原理,两者似乎都是新的。本文发表于《Constructive Approximation》, 40(2014): 141-171。现附上一则勘误。

关键词

引用

@article{arxiv.1212.3887,
  title  = {The Hardy-Rellich inequality and uncertainty principle on the sphere},
  author = {Feng Dai and Yuan Xu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1212.3887},
  year   = {2014}
}