波前集

更新时间:2023-01-06 17:00

波前集(wavefront sets)是微局部分析中最基本的概念。在数学分析中,特别是微局部分析中,一个分布 f 的波前集WF(f) 在奇异支集singsupp(f) 的基础上进一步刻画了f的奇异性。作为底空间余切丛的一个锥子集,一个分布的波前集不仅描述了这个分布的奇异点,并且同时描述了在每一点这个分布奇异的方向。“波前集”这个术语是由 拉尔斯·霍尔曼德尔在1970年左右引入的。实解析版本的波前集,定义在超函数上,称为“奇异支集”或“奇异谱”,稍早由佐藤干夫引入。

定义

在欧式空间的一个区域中,一个分布在一个点处的奇异纤维,作为的一个子集, 是在这一点所有奇异方向的余集。严格的定义用到傅里叶变换,不属于当且仅当存在紧支集光滑函数以及的一个锥邻域(在正实数乘法下不变)使得,并且在中有如下估计:对于任意正整数N ,存在正常数使得:

(我们经常将这个估计写为。)

f的波前集定义为:

由下面波前集在坐标变化下的性质,可以定义光滑流形X 上的分布 f的波前集为余切丛去掉零截面的一个锥子集。

如果有Schwarz核,定义为:

对于拟微分算子, 可以验证包含于的对角线中。并且如果我们定义 如下:当且仅当在的一个锥邻域中,A的象征满足估计。

那么我们有当且仅当。

等价定义

Hormander最早的定义用到了拟微分算子在分布上的作用:是所有满足如下性质的点在中的补集: 存在的锥邻域 使得对于任意的满足的拟微分算子, 有。

另一个有用的等价定义用到FBI变换。

性质

(1) 如果记为余切丛上自然投影,则。

(2) 对于拟微分算子,。特别的,我们有对于任意的光滑系数微分算子,。

(3) 如果是一个光滑映射,记为f 的法丛。如果满足,那么我们可以“唯一的”定义u在f 下的拉回。并且我们有。 特别的,如果f是一个微分同胚,。所以波前集定义在余切丛上是不取决于坐标的。

(4)令如果将视作从到的一个关系,并且记。这里和分别是X和Y上余切丛的零截面。则如果满足,那么我们可以“唯一的”定义。并且我们有。

(5)如果和满足,那么我们可以“唯一的”定义复合算子。并且我们有:。

这里最后一项是将波前集视为关系下的复合。

应用及推广

波前集可用于函数、振荡积分、余法分布、拉格朗日分布、分布的运算、拟微分算子与微局部化以及奇异性的传播。

以上所定义的波前集描述的是分布的关于正则性的奇异性,类似的可以定义关于实解析性的波前集,关于Gevery类的波前集,关于Sobolev空间的波前集等等。在使用FBI变换的定义中,这些波前集有一个很好的统一的描述。

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