四維復歐氏空間單位球面中的一類浸入環面

鄧俐伶,侯中華

（1.大連民族學院理學院,遼寧大連 116605; 2.大連理工大學數學科學學院,遼寧大連 116023）

四維復歐氏空間單位球面中的一類浸入環面

鄧俐伶1,侯中華2

（1.大連民族學院理學院,遼寧大連 116605; 2.大連理工大學數學科學學院,遼寧大連 116023）

所研究的對象是源于小波分析濾波器構造理論中提出的幾何模型,即一類四維復歐氏空間單位球面中的浸入環面問題,特點是其參數表示中的4個坐標分量函數均為實系數二元多項式。首先根據環面的參數表示得到了多項式系數所滿足的約束條件方程組;在此基礎上考慮了多項式次數n=1時的情形,得出了此時該環面不可能為全測地浸入的結論;從而以新的研究方法驗證了歐氏空間中不存在全測地環面子流形這一事實。

復歐氏空間;全測地;浸入;運動方程

關于小波分析濾波器構造理論,文獻[1]清晰地描述了一類二維正交濾波器,包括線性相位的情形,并給出了一些例子。文中還介紹了一種較有名的構造方法MRA,它是由一簇滿足某些條件和性質的子空間構成的序列;在某種情形下,尺度函數所滿足的關系式等價于（把滿足這個條件的多項式組稱為多相系）,即環面模型。紀永強[2]認為,由于曲面為全測地子流形的充要條件是它的任意一條測地線必為其大空間內的測地線,而歐氏空間中的測地線均為直線,故歐氏空間中不可能存在球面或環面子流形。本文在前人研究基礎上結合環面模型自身特點,從新的研究角度重新驗證了這一結論。首先借助于多項式的表示與坐標變換,運用微分法和三角函數系的正交性得出多項式系數滿足的約束條件方程組;在此基礎上根據自然標架的運動方程,采用反證法證明了當多項式次數n=1時該環面不可能為全測地浸入的結論,同時也為進一步探討高次數多項式及其他復雜情形下環面的存在性建立了研究基礎。

1 浸入環面的參數表示及性質

1.1 浸入環面的參數表示

1.2 坐標函數fk（eiξ,eiη）（k=1,2,3,4）的性質

2 全測地浸入環面不存在的證明

2.1 多項式系數滿足的約束條件方程組

式（8）是多項式fk的系數滿足的第一個約束條件方程組。觀察可知它含2n2個方程,而變量卻有4（n+1）2個,因此有必要進一步增加約束條件。

2.2 n=1時全測地浸入環面S不存在的證明

考慮最簡單的情形,即當n=1時,式（8）化為

對式（10）中（C）式,令ξ=0,η=0,由兩邊實部相等可得

3 結 語

本文研究的環面模型是一類四維復歐氏空間單位球面中的浸入,其特點是每個坐標函數均為實系數二元多項式。文中使用微分法、活動標架法及三角函數系的正交性等數學工具得出多項式系數所滿足的約束條件方程組,并在此基礎上證明了在最簡單的情形即多項式次數n=1時,該類全測地浸入環面不存在的結論。

[1]SILongpeng.Construction of t wo-dimensional compactly supported orthogonal wavelets filters with linear phase [J].Acta Mathematica Sinica:English Series,2002,18 （4）:719-726.

[2]紀永強.子流形幾何[M].北京:科學出版社,2004.

[3]陳省身,陳維桓.微分幾何講義[M].北京:北京大學出版社,2001.

[4]彭家貴,陳卿.微分幾何[M].北京:高等教育出版社,1988.

[5]呂林根,許子道.解析幾何[M].北京:高等教育出版社,2001.

Torus Immersed in the Un it Sphere in the Four-dimensional Complex Euclidean Space DENG L i-ling1,HOU Zhong-hua2

（1.School of Science,Dalian NationalitiesUniversity,Dalian Liaoning 116605,China; 2.School ofMathematical Sciences,Dalian University of Technology,Dalian Liaoning 116023,China）

The subject comes from geometric models proposed by the theory ofwavelet filter construction.In otherwords,it is torus immersed in the unit sphere in the four-dimensional complex Euclidean space,whose four coordinate functions in its parametric expressions are all bivariate polynomialswith real coefficients.First,the constraint equations of those coefficients are obtained based on the parametric expressions.Then the case where the degree of the polynomial n=1 is considered;it is concluded that the torus cannot be totally geodesic,providing a new proof of the fact that it is impossible to find any torus totally geodesic in Euclidean space.

complex Euclidean space;totally geodesic;immersion;equations ofmotion

O186

A

1009-315X（2010）01-0040-04

2009-07-24

鄧俐伶（1982-）,女,遼寧大連人,助教,主要從事微分幾何研究。

（責任編輯 鄒永紅）