数学 > 微分几何
[提交于 2025年7月11日
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标题: 超定热方程的刚性及空间形式中的极小螺旋面
标题: Rigidity of an overdetermined heat equation and minimal helicoids in space-forms
摘要: 设$M$为一个黎曼流形,$\Omega$为$M$的一个光滑区域。 我们研究以下热扩散问题:假设初始温度在$\Omega$上均匀等于$1$,并在其补集上为$0$。 热量将从$\Omega$流向其补集,我们感兴趣的是$\Omega$边界在所有正时间$t>0$的温度。 特别是我们问:是否存在这样的区域,使得边界上的温度在所有正时间$t$和边界上的所有点都是常数$c$? 如果存在,我们可以对它们的几何形状说些什么? 这是一个典型的超定热方程的例子。 显然,如果$c$存在,它必须是$\frac 12$,具有恒定边界温度的区域将被称为具有$\frac 12$-性质。 以前的工作由\cite{MPS06}和\cite{CSU23}表明,在$\mathbb R^3$上,唯一这样的区域(至合同)的边界是一平面或(有点出人意料的是)右螺旋面。 在本文中,我们首先证明,在很大程度上,$\frac 12$-域的边界必须是极小的;然后我们将上述分类从$\mathbb R^3$扩展到其他$3$-维空间形式(并给出了不同的证明)。 我们证明,在$\mathbb S^3$中,$\frac 12$-域由全测地曲面或克莱弗兰环面限定,在双曲空间$\mathbb H^3$中,它们由全测地曲面或一个(嵌入的)双曲螺旋面限定。 %(存在这样曲面的一个参数族) 作为副产品,我们扩展(用不同的证明)了Nitsche关于均匀稠密区域的结果,从$\mathbb R^3$到$3$维空间形式。
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