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M.Gromov在其开创性文章“充填黎曼流形”中,证明了大量有趣的结果,并引入了许多新的几何不变量,其中两个重要的概念是充填半径和充填体积。充填半径是许多重要工作的一个基本要素,例如R.Greene和P.Petersen通过充填半径的下估计改进了一些有限性定理,F.Wilhelm对带有大充填半径的正曲率流形,获得了很好的结果。“这两个不变量很有可能在黎曼几何的未来发展中起重要作用”(M.Berger)。
本文旨在获得某些黎曼流形的充填半径、充填体积的下界,进而给出其应用。
这篇学位论文由三部分组成.在第1章,我们首先建立了充填半径的一个映射性质,利用这个性质我们证明了下面的定理A.对于任何闭的、定向的、非正曲率流形V,我们有FillRad(V)≥Injmax(V)/π·FillRad(Sn)≥Injmax(V)/4其中Injmax(V)=max{Injx(V):x∈V}.
作为其推论,我们可以部分地回答Greene和Petersen的一个猜想:所有凸半径为π/2的黎曼流形V满足FillRad(V)≥FillRad(Sn).
推论B.Greene-Petersen猜想对非正曲率流形成立。我们也附带地建立了装填半径的一个映射性质,作为其推论,获得了一个微分球定理。
第2章旨在下估计充填体积,主要结果如下:定理C.设V是一个紧黎曼流形,且有相同的维数和第一Betti-数:dim(V)=b1(V)=n.如果V的Abel-Jacobi映射的度是±1,则存在一个常数cn>0使得FillVol(V)>cn·stsys1(V)n+1其中stsys1(V)是V的稳定1-systole.
定理D.设一个紧的、定向的黎曼n-流形V被划分q个n-单形:△n1,…,△nq,对任意x∈V,如果x到它所在的单形的(n-1)-面的距离之和≥δ,则存在一个常数cn>0使得FillVol(V)>cn·q·δn+1.此外,我们也给出了FillVol(Sn)的一个粗糙的下界,并对非正曲率的流形推导了一个Berger-型的充填不等式.
第3章旨在试探Gromov关于一致可缩黎曼流形体积增长的一个猜想,我们获得了部分结果:定理E.如果一致可缩的黎曼流形(M,g)K-拟等距于一个n维赋范空间(Vn,‖·‖),(K≥1),则有limR→∞infVolg(BallR)/Rnωn≥1/K2n其中ωn是单位欧氏球的体积.
推论F.如果Mn是一致可缩的并且dGH((M,dg),(Vn,‖·‖<∞,则M至少有欧氏体积增长。
此推论覆盖了D.Burago和S.Ivanov的一个结果。定理E的获得是受到了Gromov的—个体积增长定理的启发,本章也给出了此体积增长定理的一个详尽证明。我们使用相同的论证方法,推导了这个体积增长定理的一个一般化,它被Gromov指出,但没有证明。