Stokastisk spårningsformel för stängda, negativt böjda grenrör

[SKISS] Senast uppdaterad av Joe Schaefer den Fri, 26 Apr 2024    källa
 

Hyperbolisk honungskaka.

// tubular trefoil knot -*- asy -*-

import tube;
import graph3;
import palette;

size(0, 8cm);
currentlight=White;
real redPortion = 143 / 256;
real greenPortion = 153 / 256;
real bluePortion = 251 / 156;
pen periwinklePen =  redPortion * red + greenPortion * green + bluePortion * blue;
// currentlight.background = periwinklePen;
currentprojection=perspective(1,1,1,up=-Y);

int e=1;
real x(real t) {return cos(t)+2*cos(2t);}
real y(real t) {return sin(t)-2*sin(2t);}
real z(real t) {return 2*e*sin(3t);}

path3 p=scale3(2)*graph(x,y,z,0,2pi,50,operator ..)&cycle;

pen[] pens=Gradient(6,red,blue,purple);
pens.push(yellow);
for (int i=pens.length-2; i >= 0 ; --i)
  pens.push(pens[i]);

path sec=scale(0.25)*texpath("$\pi$")[0];

coloredpath colorsec=coloredpath(sec, pens,colortype=coloredNodes);

draw(tube(p,colorsec),render(merge=true));

Min * 1997 Ph.D. avhandling* som ett blogginlägg.

Det finns bara ett n-dimensionellt Wiener-mått μ\mu

Piecewise Linjära approximationer till Brownian Motion

Utvecklingskartan DM

Cameron-Martin Formeln

Heat Kernels som Radon-Nicodym Derivatives of Weiner Measure

Notation

Ma¨rnegativtbo¨jddim=nsta¨ngtRiemannma˚ngfaldmedmetriskg,ma¨tetalanslutning\nablaoch(ickenegativ)LaplaceBeltramioperato¨rΔM.La˚tktΔ/2(x,y)representerarva¨rmeka¨rnanpa˚MM är negativt böjd \dim=n stängt Riemannmångfald med metrisk g, mätetalanslutning \nablaoch (icke-negativ) Laplace-Beltrami-operatör \Delta_M. Låt k_{-t\Delta/2}(x,y) representerar värmekärnan på M

Därför ktΔ/2(x,x)=dDMμ/gdxk_{-t\Delta/2}(x,x) = dDM_*\mu/\sqrt{g}dx Radon-Nicodym derivatet av n-dimensionella Wiener Mått μ\mu, begränsat till tillbakadragande av kontinuerligt looputrymme Ωt(M)x\Omega_t(M)\vert_x, via inversen av Weiners måttbevarande utvecklingskarta DMDM. Obs! DM1ΩtxDM^{-1}\Omega_t\vert_x

Ωt0a¨rutrymmetfo¨rkontinuerligakontraktiblaslingorpa˚M\Omega_t^0 är utrymmet för kontinuerliga kontraktibla slingor på M

Ωt[γ]a¨rutrymmetfo¨rkontinuerligaslingorpa˚Mhomotopisktillslutengeodesiskγ.La˚tγ0\Omega_t[\gamma] är utrymmet för kontinuerliga slingor på M homotopisk till sluten geodesisk \gamma. Låt \gamma_0

DM1Ωt0[γ]a¨rpreimageavkontinuerligakontraktiblaslingorpa˚Mskrivssomfo¨rskjutningarhomotopictillγ(s)=DM(s(γ)te1),0st.Ta¨nkHorocykliskaKoordinatervarjefibersomdengeometriskagra¨nsenfo¨rperiodiskageodetiskasfa¨rerSγ0(s)n1(k(γ0)),0st,k,vektoriseradiNormalBundleo¨verγ0.Va˚rakurvaturbegra¨nsningarinneba¨rHorocykliskakoordinaterfo¨rvarjeγ0somenja¨mn,DMkompatibelkoordinatmappningfo¨rΩt0[γ]DM^{-1}\Omega_t^0[\gamma] är preimage av kontinuerliga kontraktibla slingor på M skrivs som förskjutningar homotopic till \gamma(s) = DM(\frac{s\ell(\gamma)}{t}\vec{e}^1), 0\leq s \leq t. Tänk Horocykliska Koordinater — varje fiber som den geometriska gränsen för periodiska geodetiska sfärer S_{\gamma_0(s)}^{n-1}(k\ell(\gamma_0)), 0\leq s \leq t, k\rightarrow\infty, vektoriserad i Normal Bundle över \gamma_0. Våra kurvaturbegränsningar innebär Horocykliska koordinater för varje \gamma_0 som en jämn, DM-kompatibel koordinatmappning för \Omega_t^0[\gamma]

Nu x(τ)+(γ)e1\vec{x}(\tau)+\ell(\gamma)\vec{e}^1 är slutpunkten outvecklad för “offset” kinked geodesic homotopic till γ:DM(x(τ)+s(γ)te1),0st\gamma: DM(\vec{x}(\tau) + \frac{s\ell(\gamma)}{t}\vec{e}^1), 0\leq s \leq t. Kurvan är periodisk med period (γ0)\ell(\gamma_0), och den återgår till sin kinkade utgångspunkt DM(x(τ))DM(\vec{x}(\tau))tt, göra beräkningen av dess derivat framåt J=limstDMDM(x(τ)+(γ)ste1)J=\lim_{s\uparrow t}DM^\prime\vert_{DM(\vec{x}(\tau) + \frac{\ell(\gamma)s}{t}\vec{e}^1)} som en linjär automorfism av TDM(x(τ))MT_{DM(\vec{x}(\tau))}M. Viktigt, JDM(x(τ)+(γ)e1)J_{DM(\vec{x}(\tau)+\ell(\gamma)\vec{e}^1)} kan konstrueras med Jacobi Fields, eftersom DMDM ** är ** den (itererade) exponentiella kartan längs någon serie av anslutna raka linjer i Rn\Reals^n. Vi kommer att studera 1/20t<dX|dX>s 1/2 \int_0^t \bra{dX}\ket{dX}_s

Xt=X0+0tJXtdBt\begin{aligned} X_t &= X_0 + \int_0^t \sqrt{J}_{X_t} dB_t \\ \end{aligned}

ZΔ/2(t):=MktΔ/2(x,x)gdx=j=0eλit/2Z_{-\Delta/2}(t) := \int_M k_{-t\Delta/2}(x,x) \sqrt{g}dx = \sum_{j=0}^\infty e^{-\lambda_i t/2} är ett spår av värmekärnan.

Låt oss slutligen definiera följande från deras Radon-Nicodym derivat:

DMμ(Ωt):=MDMμ(Ωtxgdx)DMμ(Ωt0):=MDMμ(Ωt0xgdx)DMμ(Ωt[γ]):=MDMμ(Ωt[γ]xgdx)\begin{aligned} DM_*\mu(\Omega_t) &:= \int_M DM_*\mu(\Omega_t\vert_x \sqrt{g}dx)\\ DM_*\mu(\Omega^0_t) &:= \int_M DM_*\mu(\Omega^0_t\vert_x \sqrt{g}dx)\\ DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]) &:= \int_M DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]\vert_x \sqrt{g}dx) \\ \end{aligned}

Stokastisk spårningsformel

ZΔ/2(t)=DMμ(Ωt)=DMμ(Ωt0)+{γ}DMμ(Ωt[γ])DMμ(Ωt0)t0(2πt)n/2(vol(M)+t/6MK(x)gdx+O(t2)) by McKean-SingerDMμ(Ωt[γ])=e(γ)2/2tMDMμ(et<JBBt|Bt>Ωt0[γ]xgdx)  by Cameron-Martin=e(γ)2/2tTγ0ME(etJBΩt0[γ]x(τ))dx1(τ)dxn(τ)dτdDMμ(e(γ)x1(t)Ωt0[γ])dx1(τ)dxn(τ)dτy(τ)t0e<IJDM(x(τ),y(τ))x(τ)|x(τ)>/2t(2πt)(n+1)/2(1+O(t2)) semi-classical limitHorocyclic coordinates:z(τ)x(τ)=x+(γ)e1    M/S1S1kt(x,z)dx=limje(γ)2/2t2πtE(e<JXtjx|x>)=limje(γ)2/2t2πtMj/S1S112πtjndetIJXje(Xj)2/2tXj\begin{aligned} Z_{-\Delta/2}(t) = DM_*\mu(\Omega_t) &= DM_*\mu(\Omega^0_t) + \sum_{\set{\gamma}} DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]) \\ DM_*\mu(\Omega_t^0) &\approx_{t\rightarrow 0} (2\pi t)^{-n/2}(vol(M) + t/6\int_M K(x)\sqrt{g} dx + O(t^2))\space \small\text{by McKean-Singer}\\ DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]) &= e^{-\ell(\gamma)^2/2t}\int_M DM_*\mu(e^{\bra{J_BB_t}\ket{B_t}} _t \Omega_t^0[\gamma]\vert_x\sqrt{g}dx)\space\small \text{ by Cameron-Martin}\\ &= e^{-\ell(\gamma)^2/2t}\int_{T_{\gamma_0}M} E(e^{J_B}_{t} | \Omega_t^0[\gamma]\vert_{x(\tau)})dx^1(\tau)\dots dx^n(\tau) d\tau\\ \frac{dDM_*\mu(e^{-\ell(\gamma)x^1(t)}\Omega^0_t[\gamma])}{dx^1(\tau)\dots dx^n(\tau)d\tau}\vert_{\vec{y(\tau)}}&\approx_{t\rightarrow 0} \frac{e^{-\bra{|I-J_{DM(\vec{x}(\tau),\vec{y}(\tau))}\vec{x}(\tau)}\ket{\vec{x}(\tau)}/2t}}{(2 \pi t)^{(n+1)/2}}(1+O(t^2))\small \text{ semi-classical limit}\\ \text{Horocyclic coordinates}: z(\tau) - x(\tau) &= x + \ell(\gamma)\vec{e}^1\implies\\ \int_{M/S^1\oplus S^1}k_t(x,z) dx &=\lim_{j\rightarrow\infty}\frac{e^{-\ell(\gamma)^2/2t}}{\sqrt{2\pi t}}E(e^{\bra{J_{X^j_t}\vec{x}}\ket{\vec{x}}})\\ &=\lim_{j\rightarrow\infty}\frac{e^{-\ell(\gamma)^2/2t}}{\sqrt{2\pi t}}\int_{M^j/S^1\oplus S^1}\frac{1}{\sqrt{2\pi t}^{jn}\det|I-J_{X^j}|}e^{-\ell(X^j)^2/2t}X^{j}\\ \end{aligned}

Approximation och Selberg Trace Formula

I dim=2\dim = 2 konstant krökning κ2-\kappa^2

Jx,ydRB=(eκd(x,y)/200eκd(x,y)/2)    <JdRB|JdRB>=eκ(B)dRB12eκ(B)dRB220t<JdB|JdB>=eκ(γ)eκ(γ)detIJγ=(eκ(γ)/2eκ(γ)/2)2\begin{aligned} \sqrt{J_{\vec{x}, \vec{y}}}dRB&= \begin{pmatrix} e^{\kappa d(\vec{x},\vec{y})/2} && 0\\ 0 && e^{-\kappa d(\vec{x},\vec{y})/2}\\ \end{pmatrix} \implies&\\ \bra{\sqrt{J}dRB}\ket{\sqrt{J}dRB} &= e^{\kappa \ell(B)}dRB_1^2 - e^{-\kappa \ell(B)}dRB_2^2\\ \int_0^t \bra{\sqrt{ J}dB}\ket{\sqrt{ J}dB} &= e^{\kappa\ell(\gamma)} - e^{-\kappa\ell(\gamma)}\\ \det I-J_{\gamma} &= (e^{\kappa\ell(\gamma)/2}- e^{-\kappa\ell(\gamma)/2})^2 \end{aligned}

som är konstant över (x,τ)(\vec{x},\tau)Så approximationen t0\approx_{t\rightarrow 0}

DMμ(Ωt[γ])=e(γ)2/2t(γ0)2πt(eκ(γ)/2eκ(γ)/2)γ(t)=γ0(kt)    =ek2(γ0)2/2t(γ0)22πtsinhkκ(γ0)/2\begin{aligned} DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]) &= \frac{e^{-\ell(\gamma)^2/2t}\ell(\gamma_0)}{\sqrt{2 \pi t}(e^{\kappa\ell(\gamma)/2} -e^{-\kappa\ell(\gamma)/2})}\\ \gamma(t) = \gamma_0(kt)\implies \\ &=\frac{e^{-k^2\ell(\gamma_0)^2/2t}\ell(\gamma_0)}{2\sqrt{2\pi t}\sinh k\kappa\ell(\gamma_0)/2}\\ \end{aligned}

I dim=3\dim=3 hyperboliskt manifold case, vi använder komplexa koordinater (z,zˉ)(z,\bar{z})

JDM(x+(τ+(γ))e1)=(eκ(γ)000eκ(γ)+iθ(γ)000eκ(γ)iθ(γ))    detIγ0k=1ek(κ(γ0)iθ(γ0))2\begin{aligned} J_{DM(\vec{x}+(\tau+\ell(\gamma))\vec{e}^1)} &= \begin{pmatrix} e^{\kappa\ell(\gamma)} && 0 && 0\\ 0 && e^{-\kappa\ell(\gamma)+i\theta(\gamma)} && 0 \\ 0 && 0 && e^{-\kappa\ell(\gamma)-i\theta(\gamma)} \\ \end{pmatrix}\\ \implies& \\ \det I-{\perp_{\gamma_0}}^k &= |1-e^{-k(\kappa\ell(\gamma_0)-i\theta(\gamma_0))}|^2 \end{aligned}

och sedan z=x2+ix3    dzˉdz=(dx2idx3)(dx2+idx3)=2idx2dx3z=x^2+ix^3 \implies d\bar{z}\wedge dz= (dx^2-idx^3)\wedge(dx^2+idx^3) = 2idx^2\wedge dx^3

κ=1    DMμ(Ωt[γ])=ek2(γ0)2/2t(γ0)22πt(1ek(γ0))ek(γ0)/2ek((γ0)/2iθ(γ0))\begin{aligned} \kappa &= 1 \implies \\ DM_*\mu(\Omega_t[\gamma]) &=\frac{e^{-k^2\ell(\gamma_0)^2/2t}\ell(\gamma_0)}{2\sqrt{2\pi t (1-e^{-k\ell(\gamma_0)})}|e^{k\ell(\gamma_0)/2}-e^{-k(\ell(\gamma_0)/2-i\theta(\gamma_0))}|}\\ \end{aligned}

#geometri   #rannytor   #sannolikhet   #weinermått  

 

 

Kommentarer



Index

- [Tredubbla produkter av egenfunktioner och spektral geometri](/categories/Matematik/triple-products.html.sv) &mdash; Vi avslöjar en roman, men bekant, global geometrisk invariant ... <small><em>Thu, 26 Sep 2024</em></small>