伯恩施坦問題
微分幾何中,伯恩施坦問題如下:如果在Rn−1上的函數圖象是Rn中的極小曲面,那麼函數是否必然是線性函數?這個結果在維數n不大於8時成立,但n不小於9時不成立。這條問題是以俄羅斯數學家謝爾蓋·納塔諾維奇·伯恩施坦命名,他在1914年解出了n = 3的情形。
問題
設f是一個有n - 1個實變數的函數。f的圖象是Rn中的曲面。這曲面的極小曲面條件,就是f滿足極小曲面方程
伯恩施坦問題是指,如果一個在整個Rn−1上有定義的函數f符合這條方程,f是否必然是一次多項式。
歷史
Bernstein (1915–1917)證明了伯恩施坦定理:一個在R2上的實函數的圖象如果是R3中極小曲面,這曲面必定是平面。
Fleming (1962)給出了伯恩施坦定理的新證明,用了R3中沒有非平面的面積最小化錐的結果推斷出定理。
De Giorgi (1965)證明了如果Rn−1中沒有非平面的面積最小化錐,那麼伯恩施坦定理的類似結果在Rn成立,特別是這結果可以推出定理在R4中成立。
Almgren (1966)證明了R4中沒有非平面的面積最小化錐,將伯恩施坦定理推廣到R5。
Simons (1968)證明了R7中沒有非平面的面積最小化錐, 將伯恩施坦定理推廣到R8。他也給出了R8中的局部穩定錐的一些例子,並問這些例子是否整體面積最小化。
Bombieri,De Giorgi & Giusti (1969)證明了詹姆斯·西蒙斯的錐確實是整體最小化的,並證明了Rn對於n≥9時,有圖象是極小曲面但不是超平面。連同西蒙斯的結果,這顯示了伯恩施坦定理的類似結果,在維數上到8時是對的,在更高維數是錯的。
參考
- Almgren, F. J., , Annals of Mathematics. Second Series, 1966, 84: 277–292, ISSN 0003-486X, JSTOR 1970520, MR 0200816
- Bernstein, S.N., , Comm. Soc. Math. Kharkov, 1915–1917, 15: 38–45 German translation in Bernstein, Serge, , Mathematische Zeitschrift (Springer Berlin / Heidelberg), 1927, 26: 551–558, ISSN 0025-5874, doi:10.1007/BF01475472 (德语)
- Bombieri, Enrico; De Giorgi, Ennio; Giusti, E., , Inventiones Mathematicae, 1969, 7: 243–268, ISSN 0020-9910, MR 0250205, doi:10.1007/BF01404309
- De Giorgi, Ennio, , Ann. Scuola Norm. Sup. Pisa (3), 1965, 19: 79–85 [2015-05-17], MR 0178385, (原始内容存档于2015-06-16)
- Fleming, Wendell H., , Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo. Serie II, 1962, 11: 69–90, ISSN 0009-725X, MR 0157263, doi:10.1007/BF02849427
- Sabitov, I.Kh., , Hazewinkel, Michiel (编), , Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4
- Simons, James, , Annals of Mathematics. Second Series, 1968, 88: 62–105, ISSN 0003-486X, JSTOR 1970556, MR 0233295
- Straume, E., , Hazewinkel, Michiel (编), , Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4
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