Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах

Досліджено проблеми, пов'язані з ін'єктивністю локального перетворення Помпейю на двоточково-однорідних просторах. Знайдено явну формулу обернення для оператора середнього значення по шарах та сферах одного фіксованого радіуса. Problems related to the injectivity of a local Pompeiu transfo...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Доповіді НАН України
Дата:2011
Автори: Волчков, В.В., Волчков, Вит.В.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2011
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44164
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах / В.В. Волчков, Вит.В. Волчков // Доп. НАН України. — 2011. — № 12. — С. 7-12. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860243991903076352
author Волчков, В.В.
Волчков, Вит.В.
author_facet Волчков, В.В.
Волчков, Вит.В.
citation_txt Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах / В.В. Волчков, Вит.В. Волчков // Доп. НАН України. — 2011. — № 12. — С. 7-12. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Доповіді НАН України
description Досліджено проблеми, пов'язані з ін'єктивністю локального перетворення Помпейю на двоточково-однорідних просторах. Знайдено явну формулу обернення для оператора середнього значення по шарах та сферах одного фіксованого радіуса. Problems related to the injectivity of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces are studied. An explicit inversion formula for the mean-value operator over balls and spheres with single fixed radius is found.
first_indexed 2025-12-07T18:33:58Z
format Article
fulltext оповiдi НАЦIОНАЛЬНОЇ АКАДЕМIЇ НАУК УКРАЇНИ 12 • 2011 МАТЕМАТИКА УДК 517.988.28 © 2011 В.В. Волчков, Вит.В. Волчков Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах (Представлено членом-корреспондентом НАН Украины В.П. Моторным) Дослiджено проблеми, пов’язанi з iн’єктивнiстю локального перетворення Помпейю на двоточково-однорiдних просторах. Знайдено явну формулу обернення для оператора середнього значення по шарах та сферах одного фiксованого радiуса. Пусть X — риманово двухточечно-однородное пространство с функцией расстояния d(·, ·), G — группа изометрий X, F = {Ti}si=1 — заданное семейство распределений с компактным носителем в X [1, гл. 1]. При фиксированном g ∈ G рассмотрим распределение gTi, дей- ствующее на C∞(X) по правилу 〈gTi, f〉 = 〈Ti, f ◦ g−1〉, f ∈ C∞(X). Для любого открытого множества U ⊂ X такого, что каждое из множеств Λ(U , Ti) = {g ∈ G : supp gTi ⊂ U}, i = 1, . . . , s, непусто, преобразование Помпейю PF ,U отображает C∞(U) в декартово прои- зведение C∞(Λ(U , T1))× · · · ×C∞(Λ(U , Ts)) следующим образом: PF ,U (f) = (f1, . . . , fs), где fi(g) = 〈gTi, f〉, g ∈ Λ(U , Ti), i = 1, . . . , s. Для заданных F и U возникают следующие пробле- мы (см., например, [2, § 3]): (i) выяснить, является ли преобразование PF ,U инъективным; (ii) если PF ,U не является инъективным, то описать его ядро; (iii) если PF ,U инъективно, то найти обратное отображение. Помимо самостоятельного интереса, эти задачи имеют глубокие связи с периодичностью в среднем, теорией гармонических функций, рядами экспонент, теорией аппроксимации, микролокальным анализом, оценками плотности упаковок в комбинаторной геометрии, а также различными вопросами комплексного анализа, теории дифференциальных урав- нений в частных производных, теории отображений, сохраняющих меру, и теории графов (см. [2–5]). Следуя классическим работам Минковского, Функа, Радона и Помпейю (см., напри- мер, [6, прил., п. 6; 2, § 3]), многие исследователи изучали проблемы (i)–(iii), когда Ti равно χri или σri , где χri — индикатор открытого шара Bri радиуса ri с центром в нуле, а σri — поверхностная дельта-функция сферы ∂Bri , i = 1, . . . , s. Однако даже в этих модель- ных случаях полное решение сформулированных задач далеко от завершения и известно лишь при s = 1 [5, ч. 2; 7; 8]. Для семейства F = {χr1 , χr2} и U = BR найдены необходимые ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №12 7 и достаточные условия инъективности PF ,U [8, 9], а по проблемам (ii), (iii) получены только некоторые частные результаты [10–12]. При s > 3 даже исследование инъективности PF ,U в рассматриваемой ситуации наталкивается на непреодолимые трудности. Немногочислен- ные результаты, относящиеся к этому случаю, содержатся в [13, ч. 4]. В современных исследованиях особое внимание уделяется нахождению явных формул, позволяющих восстанавливать функцию по известному преобразованию Помпейю. Резуль- татов в этом направлении получено немного и все они относятся к случаю глобального преобразования Помпейю, т. е. когда U = X [13, ч. 4]. Для локального преобразования Помпейю известны лишь достаточно громоздкие процедуры восстановления для отдель- ных пространств X, семейства F = {χr1 , χr2} и U = BR (см. [10–12]). В данной работе мы приводим явную формулу обращения для P{χr ,σr},BR в случае произвольного двухто- чечно-однородного пространства X. Обозначения и предварительные конструкции. В работе используются следую- щие стандартные обозначения: R, C, N, Z, Z+ — соответственно множества вещественных, комплексных, натуральных, целых и целых неотрицательных чисел; [t] — целая часть чис- ла t ∈ R; λ — комплексное сопряжение к числу λ ∈ C; δA,B — символ Кронекера; Γ — гамма-функция; P (α,β) l (t) — многочлены Якоби; Cγ l (t) — многочлены Гегенбауэра. Пусть a ∈ [0, 1], ψ ∈ [0, π]. Для α > β > −1/2, p > q, p, q ∈ Z+ положим ξα,βp,q (a, ψ) = P (α−β−1,β+p−q) q (2a2 − 1)ap−qCβ p−q(ψ), (1) где Cβ p−q(ψ) = (β + p − q)Γ(β)Cβ p−q(cosψ), если β 6= 0, C0 p−q(ψ) = { 2 cos((p − q)ψ), p 6= q, 1, p = q. Если α = β или β = −1/2, то вместо (1) ниже используется система Cα p (ψ). Для единства записи разложений по указанным системам положим ξα,αp,q (1, ψ) = δq,0Cα p (ψ), ξα,−1/2 p,q (a, 0) = √ π(−1)p−q (p− q)! (1− 2p + 2q)P (α−1/2,p−q−1/2) q (2a2 − 1)ap−q, a ∈ [−1, 1]. Некоторая информация о сходимости рядов по системе ξα,βp,q (a, ψ) содержится в [14, разд. 8.1]. Дальнейшие построения опираются на классификацию двухточечно-однородных про- странств и их реализации. Как известно (см. [1, гл. 1, § 4, п. 2.3]), все такие пространства состоят из: 1) вещественных евклидовых пространств Rn; 2) гиперболических пространств Hn K (K обозначает поля R, C, или тело кватернионов Q); 3) гиперболической плоскости Кэли H2 Ca; 4) евклидовых сфер Sn; 5) проективных пространств Pn K; 6) проективной плос- кости Кэли P2 Ca. Пусть X1 — класс некомпактных пространств X, отличных от Rn, а X2 — класс ком- пактных X. Если X ∈ X1, условимся, что максимум секционной кривизны X равен −1, а в случае X ∈ X2 предположим, что минимум секционной кривизны X равен 1. Указан- ные максимум и минимум обозначим εX , а для X = Rn положим εX = 0. Кроме того, будем считать, что вещественная размерность aX пространства X не меньше 2 и использовать реализации для X, описанные в [13, ч. 1, гл. 2, 3]. В частности, из [13, ч. 1, гл. 2, 3] видно, 8 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №12 что геодезический шар BR = {x ∈ X : d(0, x) < R} (0 < R 6 diamX) совпадает с открытым евклидовым шаром из RaX с центром в нуле и соответствующим радиусом. Далее, пусть αX = −1 + aX/2, а βX = n/2 − 1,−1/2, 0, 1, 3 соответственно в каждом из следующих пяти случаев: 1) X = Rn, X = Hn R, X = Sn; 2) X = Pn R; 3) X = Hn C, X = Pn C; 4) X = Hn Q, X = Pn Q; 5) X = H2 Ca, X = P2 Ca. Площадь сферы радиуса r в X равна AX(r) = bX (Ω(r))2αX+1 (1 + εXΩ2(r))ρX , где bX = 2πaX/2 Γ(aX/2) ; ρX = αX + βX + 1; Ω — обратная функция к функции Ω−1(r) = d(0, re), e = (1, 0, . . . , 0) ∈ RaX . Пусть X3 — класс двухточечно-однородных пространств постоянной кривизны, т. е. X3 = = {Rn,Hn R,S n,Pn R}. Возьмем k ∈ Z+, m ∈ {0, . . . ,MX(k)}, где MX(k) = 0, если X ∈ X3, и MX(k) = [k/2], если X /∈ X3. Определим Hk,m X = Hk aX в случае X ∈ X3 и Hk,m X = {f ∈ Hk aX : (Lf)(x) = 4εX(m− βX)(k −m)(1 + εX |x|2)f(x)} в случае X /∈ X3, где Hk aX — пространство однородных гармонических многочленов степе- ни k в RaX , L — оператор Лапласа–Бельтрами на X. Обозначим через O(aX) ортогональ- ную группу в RaX . После отождествления Hk,m X с пространством сужений его элементов на сферу SaX−1 = {x ∈ RaX : |x| = 1} Hk,m X становится инвариантным подпространством квазирегулярного представления T(τ) группы K = G∩O(aX) на L2(SaX−1). Если T k,m(τ) — сужение T(τ) на Hk,m X , то T(τ) является ортогональной прямой суммой попарно неэкви- валентных неприводимых унитарных представлений T k,m(τ), k ∈ Z+, m ∈ {0, . . . ,MX(k)} (см. [7, § 2; 13, ч. 1, гл. 4]). Произвольная точка x ∈ RaX \ {0} представима в виде x = ̺σ, где ̺ = |x|, σ = x/|x|. Всякой функции f ∈ L1,loc(BR) соответствует ряд Фурье f(x) ∼ ∞ ∑ k=0 MX(k) ∑ m=0 dk,m X ∑ j=1 fk,m,j(̺)Y k,m j (σ), (2) где dk,mX — размерность Hk,m X , {Y k,m j } — фиксированный ортонормированный базис в Hk,m X относительно поверхностной меры dω на SaX−1 и fk,m,j(̺) = ∫ SaX−1 f(̺σ)Y k,m j (σ) dω(σ). Если f ∈ C∞(BR), то ряд (2) сходится к f в пространстве C∞(BR) (см. [13, ч. 2]). Положим C∞ k,m,j(BR) = {f ∈ C∞(BR) : f = fk,m,j}, где fk,m,j(x) = fk,m,j(̺)Y k,m j (σ). Аналогом класса C∞ 0,0,1(BR) в одномерном случае является совокупность C∞ ♮ (−R,R) всех четных функций из C∞(−R,R). Положим Ak,m j = A −1 0,0,1Ak,m,j, где Ak,m,j — гомеоморфизм между C∞ k,m,j(BR) и C∞ ♮ (−R,R), определенный в [13, ч. 2]. Обратное отображение (Ak,m j )−1 будем обозначать Bk,m j . Операторы Ak,m j играют важную роль при изучении проблем (i)–(iii) и их обобщений. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №12 9 Формулировка основного результата. Положим ǫX = εX , если X ∈ X1 ∪X2, и ǫX = = −1, если X = Rn. Для t1, t2 > 0 таких, что t1 + t2 < diamX введем функцию Ξt1,t2 по формуле Ξt1,t2(a, ψ) = Ω(d(Ω(t1)η,Ω(t2)e)), (a, ψ) ∈ M(Ξt1,t2), где множество M(Ξt1,t2) и точка η = (η1, . . . , ηaX ) ∈ SaX−1 определяются для каждого X следующим образом: 1) если X 6∈ X3, то M(Ξt1,t2) = {(a, ψ) : a ∈ [0, 1], ψ ∈ [0, π]}, η1 = εXa cosψ, η2 = √ 1− a2, ηaX/2+1 = εXa sinψ; 2) если X ∈ X3 и X 6= Pn R, то M(Ξt1,t2) = {(1, ψ) : ψ ∈ [0, π]}, η1 = ǫX cosψ, η2 = sinψ; 3) если X = Pn R, то M(Ξt1,t2) = {(a, 0): a ∈ [−1, 1]}, η1 = a, η2 = √ 1− a2. Определим операторы D(α, β) и D(α, β) равенствами (D(α, β)ϕ)(̺) = (1 + εX̺ 2)β+1 ̺α d d̺ ( ̺α (1 + εX̺2)β ϕ(̺) ) , (D(α, β)ϕ)(̺) = (1 + εX̺ 2)β+1 ̺α ̺ ∫ 0 ξα (1 + εXξ2)β ϕ(ξ) dξ. Для краткости обозначим ζp,q = Γ(βX + p+ 1) (αX + p+ q)Γ(αX + p) , Dp,q,1 = ζp−1,q ζp+1,q D(2αX + p+ q + 1, ρX + p)D(1− p− q, 1− p), Dp,q,2 = 2ζp,q ζp+1,q p+ q + αX − εXΩ2(r)(βX + p− q) Ω(r) D(2αX + p+ q + 1, ρX + p), Dp,q,3 = (αX+ p− 1)(αX+ p+ q+ 1) (αX+ p+ q − 1)(βX+ p) D(2αX+ p+ q+ 1, αX+ q+ 1)D(1 − p− q, 1− p), Dp,q,4 = 2(αX + p+ q + 1) Ω(r) D(2αX + p+ q + 1, αX + p+ 1), Dp,1 = D ( n+ p− 1, n+ p− 1 2 ) D ( 1− p, 1− p 2 ) , Dp,2 = n+ 2p − 2 Ω(r) D ( n+ p− 1, n+ p− 1 2 ) , Dp,3 = D(n+ p− 1, 0)D(1 − p, 0), Dp,4 = n+ 2p − 2 r D(n+ p− 1, 0). Символ × ниже используется для свертки распределений на областях в X [1, гл. 2]. Известно, что преобразование P{χr ,σr},BR инъективно лишь при условии R > 2r (см. [13, ч. 4]). Основным результатом данной работы является следующая теорема. 10 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №12 Теорема 1. Пусть f ∈ C∞(BR), R > 2r. Тогда f = ∞ ∑ k=0 MX(k) ∑ m=0 dk,m X ∑ j=1 Bk,m j h, где ряд сходится к f в пространстве C∞(BR) и радиальная функция h однозначно восста- навливается по известным f × χr и f × σr с помощью разложения h(Ξt,r(a, ψ)e) = ∞ ∑ p=0 p ∑ q=0 dp,q(h, t, r)ξ αX ,βX p,q (a, ψ), t ∈ (0, R − r), (a, ψ) ∈ M(Ξr,t), (3) в котором d0,0(h, t, r) = Ak,m j ((f × σr) k,m,j)(Ω(t)e) AX(r)Γ(βX + 1) , (4) d1,0(h, t, r) = −ǫX (αX + 1) AX(r)Γ(βX + 2) D(0, 0)(Ak,m j ((f × χr) k,m,j)(̺e))(Ω(t)) (5) и для каждого пространства X справедливы следующие рекуррентные соотношения: (i) если X 6∈ X3, то при p − 1 > q > 0 dp+1,q(h,Ω −1(t), r) = Dp,q,1(dp−1,q(h,Ω −1(̺), r))(t) + εXDp,q,2(dp,q(h,Ω −1(̺), r))(t), dp,q+1(h,Ω −1(t), r) = Dp,q,3(dp−1,q(h,Ω −1(̺), r))(t) + εXDp,q,4(dp,q(h,Ω −1(̺), r))(t); (6) (ii) если X = Hn R или X = Sn, то имеет место соотношение (6) при q = 0; (iii) если X = Pn R, то dp+1(h,Ω −1(t), r) = Dp,1(dp−1(h,Ω −1(̺), r))(t) +Dp,2(dp(h,Ω −1(̺), r))(t), p > 1, (7) где dp(h, t, r) = Γ(1/2 + [(p + 1)/2]) (αX + p)Γ(αX + [(p + 1)/2]) d[(p+1)/2],[p/2](h, t, r), p ∈ Z+; (8) (iv) если X = Rn, то dp+1(h, t, r) = Dp,3(dp−1(h, ̺, r))(t) −Dp,4(dp(h, ̺, r))(t), p > 1, (9) где dp(h, t, r) = dp,0(h, t, r), p ∈ Z+. Сделаем несколько замечаний. Явный вид операторов Bk,m j = A −1 k,m,jA0,0,1 содержится в [13, ч. 2]. Если X ∈ X3 и X 6= Pn R, то двойная сумма в (3) вырождается и сводится к ряду по парам вида (p, 0), p ∈ Z+. Таким образом, h определяется коэффициентами dp,0(h, t, r), которые находятся из (4), (5), соотношения (6) при q = 0 и (9). Аналогично, если X = Pn R, то суммирование в (3) происходит по парам (p, p) и (p+1, p), p ∈ Z+. Тем самым равенства (7) и (8) восстанавливают h по известным f × χr и f × σr. Наконец, ввиду вышесказанного и [14, разд. 8.1], сходимость в (3) является абсолютной и равномерной на M(Ξr,t). ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №12 11 1. Хелгасон С. Группы и геометрический анализ. – Москва: Мир, 1987. – 735 с. 2. Беренстейн К.А., Струппа Д. Комплексный анализ и уравнения в свертках // Итоги науки и те- хники. Соврем. пробл. матем. Фундам. направления. Т. 54. – Москва: ВИНИТИ, 1989. – С. 5–111. 3. Zalcman L. A bibliographic survey of the Pompeiu problem // Approximation by solutions of partial differential equations / Eds. B. Fuglede et al. – Dordrecht: Kluwer, 1992. – P. 185–194. 4. Zalcman L. Supplementary bibliography to “A bibliographic survey of the Pompeiu problem” // Radon Transforms and Tomography, Contemp. Math. – 2001. – 278. – P. 69–74. 5. Volchkov V.V. Integral geometry and convolution equations. – Dordrecht: Kluwer, 2003. – 454 p. 6. Хелгасон С. Преобразование Радона. – Москва: Мир, 1983. – 150 с. 7. Волчков Вит.В. О функциях с нулевыми шаровыми средними на компактных двухточечно-одноро- дных пространствах // Матем. сб. – 2007. – 198, № 4. – С. 21–46. 8. Волчков В.В. Локальная теорема о двух радиусах на симметрических пространствах // Там же. – 2007. – 198, № 11. – С. 21–46. 9. Volchkov V.V., Volchkov Vit. V. New results in integral geometry // Contemp. Math. – 2005. – 382. – P. 417–432. 10. Berenstein C.A., Gay R., Yger A. Inversion of the local Pompeiu transform // J. Anal. Math. – 1990. – 54. – P. 259–287. 11. Berkani M., El Harchaoui M., Gay R. Inversion de la transformation de Pompéiu locale dans l’espace hyperbolique quaternique – Cas des deux boules // J. Complex Variables. – 2000. – 43. – P. 29–57. 12. Волчков Вит. В., Волчкова Н.П. Обращение локального преобразования Помпейю на кватернионном гиперболическом пространстве // Докл. РАН. – 2001. – 379, № 5. – С. 587–590. 13. Volchkov V.V., Volchkov Vit. V. Harmonic analysis of mean periodic functions on symmetric spaces and the Heisenberg group. – London: Springer, 2009. – 671 p. 14. Koornwinder T.H. Jacobi functions and analysis on noncompact semisimple Lie groups // Special Func- tions: Group Theoretical Aspects and Applications / Eds. R.A. Askey et al. – Dordrecht: Reidel, 1984. – P. 1–85. Поступило в редакцию 11.01.2011Донецкий национальный университет V.V. Volchkov, Vit. V. Volchkov Inversion of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces Problems related to the injectivity of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces are studied. An explicit inversion formula for the mean-value operator over balls and spheres with single fixed radius is found. 12 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №12
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-44164
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:33:58Z
publishDate 2011
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Волчков, В.В.
Волчков, Вит.В.
2013-05-26T13:48:36Z
2013-05-26T13:48:36Z
2011
Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах / В.В. Волчков, Вит.В. Волчков // Доп. НАН України. — 2011. — № 12. — С. 7-12. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44164
517.988.28
Досліджено проблеми, пов'язані з ін'єктивністю локального перетворення Помпейю на двоточково-однорідних просторах. Знайдено явну формулу обернення для оператора середнього значення по шарах та сферах одного фіксованого радіуса.
Problems related to the injectivity of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces are studied. An explicit inversion formula for the mean-value operator over balls and spheres with single fixed radius is found.
ru
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Математика
Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
Inversion of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces
Article
published earlier
spellingShingle Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
Волчков, В.В.
Волчков, Вит.В.
Математика
title Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
title_alt Inversion of a local Pompeiu transform on two-point homogeneous spaces
title_full Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
title_fullStr Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
title_full_unstemmed Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
title_short Обращение локального преобразования Помпейю на двухточечно-однородных пространствах
title_sort обращение локального преобразования помпейю на двухточечно-однородных пространствах
topic Математика
topic_facet Математика
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44164
work_keys_str_mv AT volčkovvv obraŝenielokalʹnogopreobrazovaniâpompeiûnadvuhtočečnoodnorodnyhprostranstvah
AT volčkovvitv obraŝenielokalʹnogopreobrazovaniâpompeiûnadvuhtočečnoodnorodnyhprostranstvah
AT volčkovvv inversionofalocalpompeiutransformontwopointhomogeneousspaces
AT volčkovvitv inversionofalocalpompeiutransformontwopointhomogeneousspaces