如何利用CP^n上FS度量構造volume comparison在不等式反號下的反例?

首先我們有volume comparison定理:如果n維完備黎曼流形滿足Ricgeq (n-1)deltadelta >0, 那麼我們有vol(B_r p)leq vol(B_r^{delta}). 其中 B_r p是M上p點為球心、r為半徑的測地球(geodesic ball).B_r^{delta} 是常截面曲率空間中的對應的測地球,截面曲率為delta.

下面要求構造一個反例,即:Ricleq (n-1)delta 時,上述不等式在反號後不一定成立。

然後我們被告知mathbb{CP}^n上的Fubini Study metric就是一個反例。

然後有個公式:vol(B_rp)=int_{S^{n-1}(1)}int_0^{min(r,t(v))} det(J_1(t)J_2(t)...J_{n-1}(t)) dtdv.

其中J_i(t)是沿exp_p(tv)的法Jacobi fields ,滿足J_i(0)=0, Je_1,...,e_{n-1}是與測地線垂直的一組標準正交基。在這裡我們把所有的Jacobi fields都平行移動回原點。t(v)是v方向的cut point.

以下J.f.代表Jacobi field.

volome comparison之所以會成立, 直觀上是因為大麴率導致J.f.變小. 所以運用上述公式的時候,行列式每一列都變小,那麼行列式的值「應該」是變小的。

但是反過來,小曲率導致J.f.變大,但是行列式的每一列變大,行列式的值是不一定變大的!因為不同列之間的夾角可以變小,從而抵消每一列變大的影響。這也是我們期望volume comparison反號不一定成立的原因。

那麼問題來了:如何定量計算mathbb{CP}^n中一個球的體積呢?儘管有上述公式,但計算過程應該仍然很暴力吧。。

順便附mathbb{CP}^n的曲率信息:在FS度量下,1leq secleq 4, Ricequiv 2n+2. 所以我們要找的delta應該是個比1稍大的數?


你連度量都下不下來當然沒法算。

巧法的是有的,需要用到對稱性。甚至任何帶狀區域都可以算,這個叫symplectic geometry 中一個叫做Duistermaat-Heckman定理的東西。這個定理來自於阿基米德算球面一個帶狀區域面積(是高度函數的差值正比)。

更省事的方法就是,如果Ricci滿足bound,假設volume growth optimal那麼isometric 。然後你看兩個東西拓撲不一樣。。。。。


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