Fórmula de rastreo estocástico para colectores cerrados y curvados negativamente

[BORRADOR] Última actualización realizada por Joe Schaefer en vie., 12 abr. 2024    origen
 

Panal hiperbólico.

Mi 1997 Ph.D. tesis como entrada de blog.

Solo hay una medida Wiener n-dimensional μ\mu

Aproximaciones lineales a los movimientos brownianos

El mapa de desarrollo DM

La fórmula de Cameron-Martin

Núcleos de calor como derivados de radón-nicodimio de medida Weiner

Notación

Mesunacurvanegativadim=nmuˊltipledeRiemanniancerradoconmeˊtricag,conexioˊnmeˊtrica,y(nonegativo)OperadorLaplaceBeltramiΔM.VamosktΔ/2(x,y)representanelnuˊcleodecalorenMM es una curva negativa \dim=n múltiple de Riemannian cerrado con métrica g, conexión métrica \nabla, y (no negativo) Operador Laplace-Beltrami \Delta_M. Vamos k_{-t\Delta/2}(x,y) representan el núcleo de calor en M

Por lo tanto ktΔ/2(x,x)=dDMμ/gdxk_{-t\Delta/2}(x,x) = dDM_*\mu/\sqrt{g}dx es el derivado radonicodimico de la medida n-dimensional de Wiener μ\mu, restringido a la recuperación del espacio de bucle continuo Ωt(M)x\Omega_t(M)\vert_x, a través del inverso del mapa de desarrollo de conservación de medidas de Weiner DMDM. Nota: DM1ΩtxDM^{-1}\Omega_t\vert_x

Ωt0eselespaciodebuclescontractiblescontinuosenM\Omega_t^0 es el espacio de bucles contractibles continuos en M

Ωt[γ]eselespaciodebuclescontinuosenMhomotoˊpicoalgeodeˊsicocerradoγ.Vamosγ0\Omega_t[\gamma] es el espacio de bucles continuos en M homotópico al geodésico cerrado \gamma. Vamos \gamma_0

DM1Ωt0[γ]eslapreimagendelosbuclescontractiblescontinuosenMescritocomocompensacioneshomotıˊpicasaγ(s)=DM(s(γ)te1),0st.PensarcoordenadashorocıˊclicascadafibracomolıˊmitegeomeˊtricodeesferasgeodeˊsicasperioˊdicasSγ0(s)n1(k(γ0)),0st,k,vectorizadoenelpaquetenormalγ0.NuestrasrestriccionesdecurvaturaimplicanCoordenadasHorocıˊclicasparacadaγ0existancomosuaves,DMmapadecoordenadascompatibleparaΩt0[γ]DM^{-1}\Omega_t^0[\gamma] es la preimagen de los bucles contractibles continuos en M escrito como compensaciones homotípicas a \gamma(s) = DM(\frac{s\ell(\gamma)}{t}\vec{e}^1), 0\leq s \leq t. Pensar coordenadas horocíclicas — cada fibra como límite geométrico de esferas geodésicas periódicas S_{\gamma_0(s)}^{n-1}(k\ell(\gamma_0)), 0\leq s \leq t, k\rightarrow\infty, vectorizado en el paquete normal \gamma_0. Nuestras restricciones de curvatura implican Coordenadas Horocíclicas para cada \gamma_0 existan como suaves, DM- mapa de coordenadas compatible para \Omega_t^0[\gamma]

Ahora x(τ)+(γ)e1\vec{x}(\tau)+\ell(\gamma)\vec{e}^1 es el punto final desarrollado de la “compensación” geodésica arrugada homotópica a 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. La curva es periódica con el período (γ0)\ell(\gamma_0), y revisita su punto de partida torcido DM(x(τ))DM(\vec{x}(\tau)) en el momento tt, haciendo el cálculo de su derivado hacia adelante 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)} como un automorfismo lineal de TDM(x(τ))MT_{DM(\vec{x}(\tau))}M. Es importante, JDM(x(τ)+(γ)e1)J_{DM(\vec{x}(\tau)+\ell(\gamma)\vec{e}^1)} puede construirse utilizando Campos Jacobi, ya que DMDM es el mapa exponencial (iterado) a lo largo de cualquier serie de líneas rectas conectadas en Rn\Reals^n. Estudiaremos 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} es el rastreo del núcleo de calor.

Finalmente definamos lo siguiente de sus derivados radón-nicodimicos:

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}

Fórmula de rastreo estocástico

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}

Aproximación y la Fórmula Selberg Trace

En el dim=2\dim = 2 curvatura constante 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}

constante sobre (x,τ)(\vec{x},\tau), por lo que la aproximación 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}

En el dim=3\dim=3 caso múltiple hiperbólico, utilizamos coordenadas complejas (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}

y desde 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}

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