Stima della misura di Hausdorff di una piccola sfera in una varietà Riemanniana
Buondì, avrei bisogno di un aiuto per portare a termine il seguente ragionamento.
Sia $M$ una varietà Riemanniana $n$-dimensionale, liscia, compatta e senza bordo. Il mio obiettivo è ricavare una stima uniforme in $p \in M$ della misura di Hausdorff $n-1$ dimensionale di una sfera di raggio $r$. Cioè quello che vorrei ottenere è
Congettura
Sia $M$ una varietà Riemanniana $n$-dimensionale, liscia, compatta e senza bordo. Allora esistono un $\delta>0$ e una costante $C>0$ tali che
\[ \mathcal{H}^{n-1} (\partial B(p,r)) \le C r^{n-1} \]
per ogni $p \in M$ e per ogni $r \le \delta$.
dimostrazione (incompleta)
Siccome la varietà è compatta allora il raggio di iniettività della varietà è positivo, cioè esiste un $\delta_1>0$ tale che la mappa
\[ T_p M \ni v \mapsto \exp_p(tv) \]
è un diffeomorfismo per ogni $p \in M$ e per ogni $t \in (0,\delta_1)$. Inoltre tale mappa dà luogo a geodetiche minimizzanti e dunque l'immagine della sfera unitaria di $T_p M$ attraverso questa mappa (che chiameremo $f_t$) è esattamente la sfera di $M$ di raggio $t$ centrata in $p$.
Ora, se io riuscissi a stimare uniformemente in $p$ la costante di Lipschitz di $f_t$ con qualcosa dell'ordine di $t$,
allora otterrei la tesi per il noto fatto che
\[ \mathcal{H}^{n-1}(f(S)) \le \text{Lip}(f_t)^{n-1} \mathcal{H}^{n-1}(S) \]
e per il fatto che la misura della sfera unitaria di $T_p M$ non dipende da $p$.
Purtroppo non so che pesci pigliare: io so che (sempre per $t$ sufficientemente piccolo)
\[ d(p,\exp_p(tv)) = t|v| \]
ma non so dire di più. Ho provato a fare qualche conto ma non ne salto fuori
Sia $M$ una varietà Riemanniana $n$-dimensionale, liscia, compatta e senza bordo. Il mio obiettivo è ricavare una stima uniforme in $p \in M$ della misura di Hausdorff $n-1$ dimensionale di una sfera di raggio $r$. Cioè quello che vorrei ottenere è
Congettura
Sia $M$ una varietà Riemanniana $n$-dimensionale, liscia, compatta e senza bordo. Allora esistono un $\delta>0$ e una costante $C>0$ tali che
\[ \mathcal{H}^{n-1} (\partial B(p,r)) \le C r^{n-1} \]
per ogni $p \in M$ e per ogni $r \le \delta$.
dimostrazione (incompleta)
Siccome la varietà è compatta allora il raggio di iniettività della varietà è positivo, cioè esiste un $\delta_1>0$ tale che la mappa
\[ T_p M \ni v \mapsto \exp_p(tv) \]
è un diffeomorfismo per ogni $p \in M$ e per ogni $t \in (0,\delta_1)$. Inoltre tale mappa dà luogo a geodetiche minimizzanti e dunque l'immagine della sfera unitaria di $T_p M$ attraverso questa mappa (che chiameremo $f_t$) è esattamente la sfera di $M$ di raggio $t$ centrata in $p$.
Ora, se io riuscissi a stimare uniformemente in $p$ la costante di Lipschitz di $f_t$ con qualcosa dell'ordine di $t$,
allora otterrei la tesi per il noto fatto che
\[ \mathcal{H}^{n-1}(f(S)) \le \text{Lip}(f_t)^{n-1} \mathcal{H}^{n-1}(S) \]
e per il fatto che la misura della sfera unitaria di $T_p M$ non dipende da $p$.
Purtroppo non so che pesci pigliare: io so che (sempre per $t$ sufficientemente piccolo)
\[ d(p,\exp_p(tv)) = t|v| \]
ma non so dire di più. Ho provato a fare qualche conto ma non ne salto fuori
Risposte
La mia domanda penso possa essere resa più chiara (e breve) così:
Fissiamo $M$ varietà Riemanniana compatta e di conseguenza il suo raggio di iniettività $\delta$. Allora io so che per ogni $p \in M$ esiste una costante $C_p$ tale che
\[ d( \exp_p(v_1), \exp_p(v_2)) \le C_p |v_1-v_2| \]
per ogni $v_1, v_2 \in T_p M$ tali che $\|v_1\| \le \delta/2$, $\|v_2\| \le \delta/2$.
Posso prendere il \( \sup_p C_p \) sperando che non sia infinito? Se sì, come? Mi basterebbe sapere che $C_p$ è una funzione continua di $p$ ma non vedo perché dovrebbe esserlo. Vorrei sfruttare che la mappa esponenziale è differenziabile e che \( \{ v \in TM \mid \|v\| \le \delta/2 \} \) è un sottoinsieme compatto di $TM$. Non so come.
Fissiamo $M$ varietà Riemanniana compatta e di conseguenza il suo raggio di iniettività $\delta$. Allora io so che per ogni $p \in M$ esiste una costante $C_p$ tale che
\[ d( \exp_p(v_1), \exp_p(v_2)) \le C_p |v_1-v_2| \]
per ogni $v_1, v_2 \in T_p M$ tali che $\|v_1\| \le \delta/2$, $\|v_2\| \le \delta/2$.
Posso prendere il \( \sup_p C_p \) sperando che non sia infinito? Se sì, come? Mi basterebbe sapere che $C_p$ è una funzione continua di $p$ ma non vedo perché dovrebbe esserlo. Vorrei sfruttare che la mappa esponenziale è differenziabile e che \( \{ v \in TM \mid \|v\| \le \delta/2 \} \) è un sottoinsieme compatto di $TM$. Non so come.