內容簡介
Geometric Analysis combines differential equations and differential geometry. Animportant aspect is to solve geometric problems by studying differential equations.Besides some known linear differential operators such as the Laplace operator,many differential equations arising from differential geometry are nonlinear. Aparticularly important example is the Monge-Ampere equation.Applications togeometric problems have also motivated new methods and techniques in differen-tial equations.The field of geometric analysis is broad and has had many strikingapplications.This handbook of geometric analysis provides introductions to andsurveys of important topics in geometric analysis and their applications to relatedfields which is intend to be referred by graduate students and researchers in relatedareas.
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目錄
Numerical Approximations to Extremal Metrics on Toric Surfaces
1 Introduction
2 The set-up
2.1 Algebraic metrics
2.2 Decomposition of the curvature tensor
2.3 Integration
3 Numerical algorithms:balanced metrics and refined approximations
4 Numerical results
4.1 The hexagon
4.2 The pentagon
4.3 The octagon
4.4 The heptagon
5 Conclusions
References
Kahler Geometry on Toric Manifolds, and some other Manifolds with Large Symmetry
Introduction
1 Background
1.1 Gauge theory and holomorphic bundles
1.2 Symplectic and complex structures
1.3 The equations
2 Toric manifolds
2.1 Local differential geometry
2.2 The global structure
2.3 Algebraic metrics and asymptotics
2.4 Extremal metrics on toric varieties
3 Toric Fano manifolds
3.1 The Kahler-Ricci soliton equation
3.2 Continuity method, convexity and a fundamentalinequality
3.3 A priori estimate
3.4 The method of Wang and Zhu
4 Variants of toric differential geometry
4.1 Multiplicity-free manifolds
4.2 Manifolds with a dense orbit
5 The Mukai-Umemura manifold and its deformations
5.1 Mukai's construction
5.2 Topological and symplectic picture
5.3 Deformations
5.4 The a-invariant
References
Gluing Constructions of Special Lagrangian Cones
1Introduction
2 Special Lagrangian cones and special Legendrian submanifolds of S2n-1
3 Cohomogeneity one special Legendrian submanifolds of S2n-1
4 Construction of the initial almost special Legendrian submanifolds
5 The symmetry group and the general framework for correcting the initial surfaces
6 The linearized equation
7 Using the Geometric Principle to prescribe the extended substitute kernel
8 The main results
A Symmetries and quadratics
References
Harmonic Mappings
1 Introduction
2 Harmonic mappings from the perspective of Riemannian geometry
2.1 Harmonic mappings between Riemannian manifolds:definitions and properties
2.2 The heat flow and harmonic mappings into nonpositively curved manifolds
2.3 Harmonic mappings into convex regions and applications to the Bernstein problem
3 Harmonic mappings from the perspective of abstract analysis and convexity theory
3.1 Existence
3.2 Regularity
3.3 Uniqueness and some applications
4 Harmonic mappings in Kahler and algebraic geometry
4.1 Rigidity and superrigidity
4.2 Harmonic maps and group representations
4.3 Kahler groups
4.4 Quasiprojective varieties and harmonic mappings of infinite energy
5 Harmonic mappings and Riemann surfaces
5.1 Families of Riemann surfaces
……
Harmonic Functions on Complete Riemannian Manifolds
Complexity of Solutions of Partial Differential Equations
Variational Principles on Triangulated Surfaces
Asymptotic Structures in the Geometry of Stability and Extremal Metrics
Stable Constant Mean Curvature Surfaces
A General Asymptotic Decay Lemma for Elliptic Problems
Uniformization of Open Nonnegatively Curved K/ihler Manifolds in Higher Dimensions
Geometry of Measures:Harmonic Analysis Meets Geometric Measure Theory
The Monge Ampere Eequation and its Geometric Aapplications
Lectures on Mean Curvature Flows in Higher Codimensions
Local and Global Analysis of Eigenfunctions on Riemannian Manifolds
Yau’S Form of Schwarz Lemma and Arakelov Inequality On Moduli Spaces of Projective Manifolds
好的,這裏是為您的圖書《幾何分析手冊(第Ⅰ捲)》撰寫的一份詳細簡介,該簡介旨在介紹該領域的核心內容和重要性,但避免提及《幾何分析手冊(第Ⅰ捲)》本身包含的具體章節或技術細節。 --- 幾何分析導論:理論基石與前沿探索 緒論:數學的交匯點 幾何分析是現代數學中一個極具活力且影響深遠的領域,它架起瞭看似迥異的兩個數學分支——微分幾何與分析學——之間的橋梁。傳統上,幾何關注形狀、結構和空間,而分析則專注於變化、極限和函數。幾何分析的精髓,在於運用強大的分析工具(如偏微分方程、變分法、測度論)來研究和解決幾何問題,同時也利用幾何直覺和結構來指導和發展分析理論。 這一學科的魅力在於其跨學科的性質。它不僅為純粹的幾何學傢提供瞭研究復雜空間的強大武器,也為應用領域的科學傢(如理論物理學傢、工程師)提供瞭理解和描述現實世界中各種現象(如時空結構、晶體缺陷、流體動力學)的數學框架。 本捲導論旨在為讀者勾勒齣幾何分析這一宏大領域的知識版圖,探討其賴以建立的核心概念、關鍵工具和一些具有深遠影響的經典問題。 幾何基礎:流形的概念與結構 理解幾何分析,首先必須掌握微分流形這一核心概念。流形是描述光滑空間的基本數學對象。它在局部看起來像歐幾裏得空間($mathbb{R}^n$),但整體結構可能復雜得多,例如球麵、環麵,乃至更高維的抽象空間。 1. 局部坐標係與圖冊 流形的定義允許我們在局部使用熟悉的坐標係統進行計算。圖冊(Atlas) 是一組覆蓋整個流形的坐標圖,而轉移映射(Transition Maps) 則描述瞭這些局部坐標係之間的關係。正是這些轉移映射的光滑性,賦予瞭流形“微分”的性質,使得我們可以將微積分的工具移植到彎麯空間之上。 2. 切空間:局部運動的度量 在流形的每一點 $p$,我們可以定義一個切空間 $T_pM$。切空間可以被視為所有穿過點 $p$ 的麯綫的速度嚮量構成的嚮量空間。它是研究在該點附近發生的“運動”和“變化”的基礎。梯度、速度場、嚮量場等概念,都是在切空間中被精確定義的。 3. 張量場與微分形式:幾何的語言 為瞭在不依賴於特定坐標係的情況下描述幾何量,幾何分析引入瞭張量的概念。張量是多重綫性函數,能夠衡量不同方嚮上的物理量或幾何屬性。例如,度量張量(Metric Tensor) 賦予瞭流形長度、角度和體積的概念,從而定義瞭距離和麯率。 與張量相伴的是微分形式(Differential Forms)。微分形式是外微分代數(Exterior Algebra) 的核心工具,它們是積分和微分的自然推廣。通過外導數(Exterior Derivative) 運算,可以將經典的梯度、鏇度和散度統一在一個簡潔的框架之下(即推廣的斯托剋斯定理)。 分析工具:微分方程與變分原理 幾何分析之所以強大,是因為它將幾何結構嵌入到動態或穩態的分析問題中。核心工具在於微分算子和變分法。 1. 黎曼幾何中的核心算子 在具有黎曼度量的流形上,我們構造瞭一係列關鍵的分析算子,它們是微分幾何與分析學結閤的産物: 拉普拉斯-德拉姆算子 ($Delta$):這是黎曼流形上自然定義的二階橢圓算子,是歐幾裏得空間中標準拉普拉斯算子的推廣。它在研究流形的調和函數、熱傳導和幾何能量最小化中扮演著核心角色。其性質與流形的譜(Spectrum)——即算子的特徵值——緊密相關。 霍奇理論(Hodge Theory):該理論利用拉普拉斯算子來分解微分形式,將其分離為精確形式、餘精確形式和調和形式。調和形式的數量(即貝蒂數)直接量化瞭流形的拓撲結構(例如洞的數量),展示瞭分析如何揭示拓撲本質。 2. 測地綫與最短路徑 在彎麯空間中,直綫被測地綫(Geodesics) 所取代。測地綫是局部上兩點間“最短”的路徑。測地綫的運動方程本質上是一個二階常微分方程組,是基於黎曼幾何中的聯絡(Connection) 來定義的。對測地綫的分析,是研究空間內在幾何性質的基礎。 3. 幾何變分法與最小麯麵 變分法關注尋找使某一泛函(泛函是函數的函數)取極值的幾何對象。最著名的例子是最小麯麵問題。一個麯麵的能量(或麵積)是一個泛函。最小化這個能量,所得的麯麵必須滿足一組非綫性偏微分方程——極小麯麵方程。研究這些方程的解,不僅是純粹的幾何問題,也與物理學中的肥皂膜、界麵現象等直接相關。 拓撲與分析的深刻聯係 幾何分析的最高成就之一,在於揭示瞭拓撲不變量(本質上是定性的,關於空間整體連接性的描述)如何能被分析算子的譜或解的性質所捕獲。 例如,譜幾何(Spectral Geometry) 探討瞭拉普拉斯算子的特徵值如何“決定”瞭流形的幾何和拓撲。著名的“不能聽到一個鼓的形狀嗎?”(Can one hear the shape of a drum?)的問題,即詢問是否所有具有相同特徵值的流形都必須全等,是該領域一個驅動力極強的研究課題。 總結展望 幾何分析的領域廣闊無垠,它不僅是數學理論深化的需要,也是解決物理世界復雜問題的關鍵鑰匙。從理解愛因斯坦引力場方程的解,到構建更有效的圖像處理算法,再到揭示高維空間的內在結構,幾何分析始終站在數學創新的前沿。掌握其基本工具——流形理論、張量分析和偏微分方程的幾何應用——是進入這一迷人領域的必要前提。