容度


數學中,容度是位勢論裡描述一個集合大小的概念。



定義


一如測度之於測度論,容度在某種意義下描述一個集合的大小。容度出現在許多數學領域中,特別是逼近理論或複分析。它的起源則與靜電學中電容的概念有關。


對於 Rn(n≥2)displaystyle mathbb R ^n;(ngeq 2)displaystyle mathbb R ^n;(ngeq 2) 上一個有限且帶緊支集的博雷尔测度 μ ,可以抽象地定義相應的位勢函數


pμ(z)=∫dμ(w)|z−w|n−2displaystyle p_mu (z)=int frac mathrm d mu (w)^n-2displaystyle p_mu (z)=int frac mathrm d mu (w)^n-2

這裡的 μ 在物理上可以想像成一個 ndisplaystyle nn 維世界裡的電荷分佈——至少在 n=3displaystyle n=3n=3 時吻合靜電學。μ 的能量則抽象地定義為位勢的總和:


I(μ)=∬|z−w|n−2dμ(w)dμ(z)displaystyle I(mu )=iint displaystyle I(mu )=iint

當 n=2 時,兩個定義中的 |z−w|n−2displaystyle displaystyle 都改取 log⁡|z−w|


K⊂Rndisplaystyle Ksubset mathbb R ^ndisplaystyle Ksubset mathbb R ^n 為緊集,其容度定義作


C(K):=1infμI(μ)displaystyle C(K):=dfrac 1inf _mu I(mu )displaystyle C(K):=dfrac 1inf _mu I(mu )

其中的下確界取遍支集在 Kdisplaystyle KK 上的所有博雷尔機率測度 μ。


二維情形


在一個黎曼曲面 M 上給定一點 pdisplaystyle pp。若存在一個以 pdisplaystyle pp 為極點的格林函數,則它在 pdisplaystyle pp 點的一個夠小開鄰域 Ω 上有唯一表法


gp(x)=log⁡|x−p|+hp(x)displaystyle g_p(x)=log displaystyle g_p(x)=log

其中 hpdisplaystyle h_ph_pΩ−pdisplaystyle Omega -pdisplaystyle Omega -p 上的調和函數。


此時 limx→php(x)displaystyle lim _xrightarrow ph_p(x)displaystyle lim _xrightarrow ph_p(x) 決定 M−Ωdisplaystyle M-Omega displaystyle M-Omega 的容度。這些量能用來分類黎曼曲面。根據 Mdisplaystyle MM 的曲率,可以用雙曲距離或球面距離取代上述定義中的歐氏距離 d(z,w)=|z−w|,由此可得到雙曲容量與球面容度(或稱橢圓容度)。



文獻



  • E.D. Solomentsev, Capacity, (编) Hazewinkel, Michiel, 数学百科全书, Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4 


  • E.D. Solomentsev, Robin constant, (编) Hazewinkel, Michiel, 数学百科全书, Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4 

  • J. L. Doob. Classical Potential Theory and Its Probabilistic Counterpart, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, ISBN 3-540-41206-9.


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