Évolution sous l'équation de la chaleur
Bonjour
Voici mon problème :
Soient $a$ et $p$ deux réels positifs supérieurs à $1$. Je me donne $(M, g)$ une variété (compacte pour simplifier).
Pour toute fonction $u$ positive sur $M$, je pose $$
J(u) = \int_M \left|\nabla (u^a)\right|^p d\mu^g
$$ Je suppose maintenant que $(u_t)_{t \geq 0}$ est solution de l'équation de la chaleur avec comme donnée initiale $u_0 > 0$ : $$
u_t = e^{t \Delta} u_0
$$ Est-il possible de montrer qu'il existe une constante $\lambda > 0$ indépendante de $u_0$ telle que, pour tout $t \geq 0$, $$
J(u_t) \leq e^{\lambda t} J(u_0).
$$ Notes :
- Le calcul de la dérivée de $J(u_t)$ ne donne rien de probant... il faut sans doute essayer d'utiliser d'autres propriétés de l'équation de la chaleur (semi-groupe ou autre).
- Le problème initial est justement de montrer que la dérivée de $J(u_t)$ en $t=0$ est contrôlable dans un certain sens. Ceci conduit à une estimation de gradient pour l'équation de Lichnerowicz (voir par exemple https://arxiv.org/abs/1403.5655 ).
- Je serais heureux d'ajouter celui ou celle qui trouvera la solution à la liste des auteurs du (futur) article où cette question apparaît.
Dans le cas p=2, un argument tout bête d'intégration par partie montre que c'est équivalent à montrer que $$
t \mapsto \int_M |u|^{2a} d\mu^g
$$ est une fonction convexe. Est-ce que la convexité de cette fonction est quelque chose de connu ?
Voici mon problème :
Soient $a$ et $p$ deux réels positifs supérieurs à $1$. Je me donne $(M, g)$ une variété (compacte pour simplifier).
Pour toute fonction $u$ positive sur $M$, je pose $$
J(u) = \int_M \left|\nabla (u^a)\right|^p d\mu^g
$$ Je suppose maintenant que $(u_t)_{t \geq 0}$ est solution de l'équation de la chaleur avec comme donnée initiale $u_0 > 0$ : $$
u_t = e^{t \Delta} u_0
$$ Est-il possible de montrer qu'il existe une constante $\lambda > 0$ indépendante de $u_0$ telle que, pour tout $t \geq 0$, $$
J(u_t) \leq e^{\lambda t} J(u_0).
$$ Notes :
- Le calcul de la dérivée de $J(u_t)$ ne donne rien de probant... il faut sans doute essayer d'utiliser d'autres propriétés de l'équation de la chaleur (semi-groupe ou autre).
- Le problème initial est justement de montrer que la dérivée de $J(u_t)$ en $t=0$ est contrôlable dans un certain sens. Ceci conduit à une estimation de gradient pour l'équation de Lichnerowicz (voir par exemple https://arxiv.org/abs/1403.5655 ).
- Je serais heureux d'ajouter celui ou celle qui trouvera la solution à la liste des auteurs du (futur) article où cette question apparaît.
Dans le cas p=2, un argument tout bête d'intégration par partie montre que c'est équivalent à montrer que $$
t \mapsto \int_M |u|^{2a} d\mu^g
$$ est une fonction convexe. Est-ce que la convexité de cette fonction est quelque chose de connu ?
Réponses
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Vu le niveau de la question tu devrais plutôt aller faire un tour du côté de mathoverflow.net
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La question est déjà sur MathOverflow https://mathoverflow.net/questions/301673/functional-decaying-under-the-heat-flow
J'ai obtenu, par le passé, d'excellentes réponses sur ce forum là où, sur MathOverflow, les questions étaient parfois perçues comme trop simples... Du coup, je tente ma chance ici aussi.
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Bonjour!
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