Проблема Бернштейна - Bernsteins problem

О проблеме Бернштейна в математической генетике см. Генетическая алгебра. Относительно проблемы Бернштейна о степенях свободы в управлении моторикой см. Проблема степеней свободы (моторное управление). По поводу его возможного обобщения в глобальной дифференциальной геометрии см. сферическая проблема Бернштейна.

В дифференциальная геометрия, Проблема Бернштейна выглядит следующим образом: если график функции на р^п−1 это минимальная поверхность в р^п, означает ли это, что функция линейна? Это верно в размерах п не более 8, но ложные по размерам п не менее 9. Проблема названа в честь Сергей Натанович Бернштейн кто раскрыл делоп = 3 в 1914 году.

Заявление

Предположим, что ж является функцией п - 1 реальные переменные. График ж это поверхность в р^п, а условием того, что это минимальная поверхность, является то, что ж удовлетворяет уравнению минимальной поверхности

${\displaystyle \sum _{i=1}^{n-1}{\frac {\partial }{\partial x_{i}}}{\frac {\frac {\partial f}{\partial x_{i}}}{\sqrt {1+\sum _{j=1}^{n-1}\left({\frac {\partial f}{\partial x_{j}}}\right)^{2}}}}=0}$

Проблема Бернштейна заключается в следующем: весь функция (функция, определенная в р^п−1 ), который решает это уравнение, обязательно является многочленом степени 1.

История

Бернштейн (1915–1917) доказал теорему Бернштейна о том, что график вещественной функции на р² это также минимальная поверхность в р³ должен быть самолет.

Флеминг (1962) дал новое доказательство теоремы Бернштейна, выведя его из того факта, что не существует неплоского минимизирующего площадь конуса в р³.

Де Джорджи (1965) показал, что при отсутствии неплоского конуса минимизирующего площадь в р^п−1 то аналог теоремы Бернштейна верен в р^п, что, в частности, означает, что это верно в р⁴.

Альмгрен (1966) показал отсутствие неплоских минимизирующих конусов в р⁴, тем самым распространяя теорему Бернштейна на р⁵.

Саймонс (1968) показал отсутствие неплоских минимизирующих конусов в р⁷, тем самым распространяя теорему Бернштейна на р⁸. Он также привел примеры локально устойчивых конусов в р⁸ и спросил, сводятся ли они к минимуму площади в глобальном масштабе.

Бомбьери, Де Джорджи и Джусти (1969) показали, что шишки Саймонса действительно глобально минимизируются, и показали, что в р^п за п≥9 есть минимальные графы, но не гиперплоскости. В сочетании с результатом Саймонса это показывает, что аналог теоремы Бернштейна верен для измерений до 8 и ложен в более высоких измерениях. Конкретным примером является поверхность ${\displaystyle \{x\in \mathbb {R} ^{8}:x_{1}^{2}+x_{2}^{2}+x_{3}^{2}+x_{4}^{2}=x_{5}^{2}+x_{6}^{2}+x_{7}^{2}+x_{8}^{2}\}}$.

Рекомендации

• Альмгрен, Ф. Дж. (1966), "Некоторые внутренние теоремы регулярности для минимальных поверхностей и расширение теоремы Бернштейна", Анналы математики, Вторая серия, 84: 277–292, Дои:10.2307/1970520, ISSN  0003-486X, JSTOR  1970520, МИСТЕР  0200816
• Бернштейн, С. (1915–1917), "Sur une théorème de géometrie et ses applications aux équations dérivées partielles du type elliptique", Comm. Soc. Математика. Харьков, 15: 38–45 Немецкий перевод в Бернштейн, Серж (1927), «Теорема о сверхъестественной геометрии и неводе Anwendung auf die partiellen Differentialgleichungen vom elliptischen Typus», Mathematische Zeitschrift (на немецком языке), Springer Berlin / Heidelberg, 26: 551–558, Дои:10.1007 / BF01475472, ISSN  0025-5874
• Бомбьери, Энрико; Де Джорджи, Эннио; Джусти, Э. (1969), «Минимальные конусы и проблема Бернштейна», Inventiones Mathematicae, 7: 243–268, Дои:10.1007 / BF01404309, ISSN  0020-9910, МИСТЕР  0250205
• Де Джорджи, Эннио (1965), "Una estensione del teorema di Bernstein", Анна. Scuola Norm. Как дела. Пиза (3), 19: 79–85, МИСТЕР  0178385
• Флеминг, Венделл Х. (1962), "Об ориентированной проблеме Плато", Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo. Серия II, 11: 69–90, Дои:10.1007 / BF02849427, ISSN  0009-725X, МИСТЕР  0157263
• Сабитов, И. Х. (2001) [1994], «Теорема Бернштейна», Энциклопедия математики, EMS Press
• Саймонс, Джеймс (1968), «Минимальные многообразия в римановых многообразиях» (PDF), Анналы математики, Вторая серия, 88: 62–105, Дои:10.2307/1970556, ISSN  0003-486X, JSTOR  1970556, МИСТЕР  0233295
• Страуме, Э. (2001) [1994], "Проблема Бернштейна в дифференциальной геометрии", Энциклопедия математики, EMS Press

внешняя ссылка

• Энциклопедия математики статья о теореме Бернштейна