波前集

波前集

波前集(wavefront sets)是微局部分析中最基本的概念。在數學分析中,特別是微局部分析中,一個分布 f 的波前集WF(f) 在奇異支集singsupp(f) 的基礎上進一步刻畫了f的奇異性。作為底空間餘切叢的一個錐子集,一個分布的波前集不僅描述了這個分布的奇異點,並且同時描述了在每一點這個分布奇異的方向。“波前集”這個術語是由 拉爾斯·霍爾曼德爾在1970年左右引入的。實解析版本的波前集,定義在超函式上,稱為“奇異支集”或“奇異譜”,稍早由佐藤乾夫引入。

定義

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在歐式空間的一個區域中,一個分布在一個點處的奇異纖維,作為的一個子集, 是在這一點所有奇異方向的余集。嚴格的定義用到傅立葉變換,不屬於若且唯若存在緊支集光滑函式以及的一個錐鄰域(在正實數乘法下不變)使得,並且在中有如下估計:對於任意正整數N ,存在正常數使得:

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(我們經常將這個估計寫為。)

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f的波前集定義為:

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由下面波前集在坐標變化下的性質,可以定義光滑流形X 上的分布 f的波前集為餘切叢去掉零截面的一個錐子集。

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如果有Schwarz核,定義為:

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對於擬微分運算元, 可以驗證包含於的對角線中。並且如果我們定義 如下:若且唯若在的一個錐鄰域中,A的象徵滿足估計。

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那么我們有若且唯若。

等價定義

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Hormander最早的定義用到了擬微分運算元在分布上的作用:是所有滿足如下性質的點在中的補集: 存在的錐鄰域 使得對於任意的滿足的擬微分運算元, 有。

另一個有用的等價定義用到FBI變換。

性質

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(1) 如果記為餘切叢上自然投影,則。

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(2) 對於擬微分運算元,。特別的,我們有對於任意的光滑係數微分運算元,。

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(3) 如果是一個光滑映射,記為f 的法叢。如果滿足,那么我們可以“唯一的”定義u在f 下的拉回。並且我們有。 特別的,如果f是一個微分同胚,。所以波前集定義在餘切叢上是不取決於坐標的。

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(4)令如果將視作從到的一個關係,並且記。這裡和分別是X和Y上餘切叢的零截面。則如果滿足,那么我們可以“唯一的”定義。並且我們有。

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(5)如果和滿足,那么我們可以“唯一的”定義複合運算元。並且我們有:。

這裡最後一項是將波前集視為關係下的複合。

套用及推廣

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波前集可用於函式、振盪積分、余法分布、拉格朗日分布、分布的運算、擬微分運算元與微局部化以及奇異性的傳播。

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以上所定義的波前集描述的是分布的關於正則性的奇異性,類似的可以定義關於實解析性的波前集,關於Gevery類的波前集,關於Sobolev空間的波前集等等。在使用FBI變換的定義中,這些波前集有一個很好的統一的描述。

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