一類(lèi)對(duì)偶平坦球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量的構(gòu)造

李璐璐, 宋衛(wèi)東

(安徽師范大學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

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一類(lèi)對(duì)偶平坦球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量的構(gòu)造

李璐璐, 宋衛(wèi)東

(安徽師范大學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

研究對(duì)偶平坦球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量,通過(guò)構(gòu)造對(duì)偶平坦方程的解,獲得了一類(lèi)對(duì)偶平坦的球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量.

局部對(duì)偶平坦；球?qū)ΨQ(chēng)；Finsler度量

1　引言與預(yù)備知識(shí)

對(duì)偶平坦的流形是微分幾何中一類(lèi)重要的研究對(duì)象,應(yīng)用非常廣泛.在信息幾何、相對(duì)論、超弦理論中有重要的應(yīng)用[1-2].沈忠民[2]曾經(jīng)從Finsler幾何的角度研究信息幾何, 發(fā)現(xiàn)對(duì)偶平坦的Finsler度量在研究信息幾何中有著重要的作用.在文獻(xiàn)[3] 中將沒(méi)有二次型限制的對(duì)偶平坦的概念應(yīng)用到Finsler度量中.近些年來(lái), 對(duì)偶平坦球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量引起了很多人的注意,文獻(xiàn)[3-5] 中構(gòu)造了大量的對(duì)偶平坦球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量.

開(kāi)區(qū)間U?Rn上的Finsler度量F=F(x,y)稱(chēng)為對(duì)偶平坦，如果F滿(mǎn)足下列的PDE:

[F2]xiyjyi=2[F2]xj.

(1)

第一個(gè)非黎曼的對(duì)偶平坦的Finsler度量是單位球Bn(1)?Rn上的Funk度量

構(gòu)造非黎曼的對(duì)偶平坦的Finsler度量成為Finsler幾何研究的一個(gè)重要問(wèn)題.最近莫小歡等[6-8]構(gòu)造了一系列對(duì)偶平坦的球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量. 所謂球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量F=F(x,y),如果F滿(mǎn)足

F(Ax,Ay)=F(x,y).

(2)

其中A是正交矩陣.這些度量最早是由S.Rutz[9]提出.

命題1[6]設(shè)F是Bn(r)?Rn上的Finsler度量,則F是球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量當(dāng)且僅當(dāng)存在光滑函數(shù)φ:[0,r)×R→R使得

(3)

式(3)也可表示為下列形式[6]

(4)

命題2[6]球?qū)ΨQ(chēng)Finsler度量(4)是對(duì)偶平坦方程(1)的解,當(dāng)且僅當(dāng)f滿(mǎn)足下列的PDE:

sfts+fss-2ft=0,

(5)

本文通過(guò)構(gòu)造式(5)的解獲得如下結(jié)果.

定理1函數(shù)f(t,s)定義為

(6)

該函數(shù)是出現(xiàn)在概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)[10]和部分微分方程中的一種特殊函數(shù).

定理2函數(shù)f(t,s)定義為

(7)

2　PDE的解

在本節(jié)構(gòu)造下列PDE:sfts+fss-2ft=0的解,這個(gè)方程類(lèi)似于著名的動(dòng)力學(xué)中的Tricomi方程[11].

形式1設(shè)f(t,s)=φ(t)ψ(s)是式(5)的解,則滿(mǎn)足sfts+fss-2ft=0,進(jìn)而

sφ′(t)ψ′(s)+φ(t)ψ″(s)-2φ′(t)ψ(s)=0.

(8)

于是

(9)

由式(9)可得

(10)

和

(11)

式(10)的通解為

φ(t)=ceλt.

(12)

方程(11)解得

(13)

根據(jù)式(12)和式(13)得

(14)

其中c1,c2,c3均為常數(shù).

(15)

根據(jù)式(5)和式(15)得到

這是關(guān)于s偶次冪的多項(xiàng)式,因而

(16)

由此可得f2=36ct2,f4=12ct,f6=c,其中c為常數(shù).因此式(5)的解為

(17)

3　定理的證明

(18)

(19)

(20)

(21)

因此由式(18)-(21)得

(22)

進(jìn)而

(23)

所以

(24)

又因?yàn)閟fts+fss-2ft=0,則

2〈x,y〉yjft+2fsyj|y|+2ftxj|y|2-2sftyj|y|.

(25)

(26)

則滿(mǎn)足對(duì)偶平坦方程(1)，即定理1得證.

定理2的證明完全類(lèi)似于定理1的證明.

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On the Construction of One-class Dually Flat Spherically Symmetric Finsler Metrics

LI Lulu, SONG Weidong

(College of Mathematics and Computer Science, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China)

This paper studied the dually flat spherically symmetric Finsler metrics, and obtained one-class dually flat spherically symmetric Finsler metrics by constructing the solutions of dually flat equations.

locally dually flat; spherically symmetric; Finsler metric

2015-11-24

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11671005).

宋衛(wèi)東 (1958—), 男, 教授,主要從事微分幾何研究. E-mail：swd56@sina.com

10.3969/j.issn.1674-232X.2016.05.013

O186.12MSC2000:53B40；53C20

A

1674-232X(2016)05-0522-04