Построение гиперповерхности с данной средней кривизной в пространстве Лобачевского
И. Я. Бакельман,
Р. П. Калинин
Аннотация:
В
$(n+1)$-мерном пространстве Лобачевского вводится полугеодезическая
система координат
$x_1,x_2,\dots,x_n;z$, в которой поверхность
$z=0$ есть орисфера
$Q_0$. По своей внутренней геометрии
$Q_0$ евклидова
$n$-мерная плоскость, а
$x_1,x_2,\dots,x_n$ – система декартовых координат в
$Q_0$. Пусть
$\Omega$ – ограниченная выпуклая область на
$Q_0$. В работе исследуется вопрос о возможности построения гиперповерхности
$S$ с данным краем, ортогонально однолистно проектирующуюся геодезическими, перпендикулярными
$Q_0$, на
$\Omega$ и такую, что в точках
$S$ с проекцией
$(x_1,\dots,x_n)\in\Omega$ средняя кривизна
$S$ совпадает с заранее заданной в
$\Omega$ функцией
$H(x_1,\dots,x_n)$. Основной результат таков. Пусть на орисфере
$Q_0$ дана выпуклая область класса
$C^{m,\alpha}$, нормальные кривизны границы которой в любой точке
$\partial\Omega$ не меньше постоянной
$\varkappa_0>0$. Пусть, далее,
$H(x_1,\dots,x_n)\in C^{m-2,\alpha}$
и
$H(x_1,\dots,x_n)\leq0$, а на
$\partial\Omega$ задана функция
$h(x)\in C^{m,\alpha}$. Положим
$k=\sqrt{-1/K}$, где
$K$ – кривизна пространства Лобачевского. Тогда, если выполнено неравенство
$$
\frac{\psi_H^n}{h^n_1}<\frac{\varkappa^n_0}{V_n}A(N_H),
$$
где
$$
\psi_H=\sup_\Omega(1-kH(x_1,\dots,x_n)),\quad
h_1=\inf_{\partial\Omega}ke^{\dfrac{h(x_1,\dots,x_n)}{k}},
$$
$v_n$ – объем единичного
$n$-мерного евклидова шара, и наконец,
$$
A(N_H)=
\int_{-\infty}^{+\infty}\dots\int_{-\infty}^{+\infty}
\biggl[1+\biggl(\sqrt{\sum_{k=1}^n u_k^2}+\sqrt{M_H}\biggr)^2\biggr]
\,du_1\dots du_n,
$$
$M_H$ – нижнее извивание заданного заранее края искомой поверхности
(И. Я. Бакельман, Гиперповерхности с данной средней кривизной и квазилинейные уравнения с сильными нелинейностями, Матем. сб., 74, № 4 (1968)), то сформулированная выше задача имеет в
$C^2(\Omega)$ единственное решение; это
решение дается функцией класса
$$
C^{m,\alpha'}(\Omega+\partial\Omega)\quad (m\geq3,\quad 0<\alpha'\leq\alpha\leq1).
$$
Попутно получены имеющие самостоятельный интерес оценки высот и наклонов касательных плоскостей к орисфере через свойства средней кривизны и края искомой гиперповерхности.
УДК:
513.81
Статья поступила: 29.04.1968