关于空间形式中子流形几何的某些结果

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本文包括四章。第一章对于Lorentz-Minkowski空间中的常平均曲率或常纯量曲率的类空超曲面,探讨了边界对超曲面形状的影响。当边界是球面时,我们推广了Alias等(见[1])的一个唯一性结果,具体证明了: 定理1.1 设M为Ln+1中以Sn-1(r)(?)∏为边界的紧致常平均曲率类空超曲面,则M只有n维圆盘Bn(r)和超伪球面盖。 关于Rn+1中常平均曲率超曲面的相应问题至今尚未解决。在n=3时,部分结果已被许多作者获得,但即使在嵌入的情况下,也未确定平圆盘和球面盖为仅有的例子(见[2,3,4]等)。增加一个条件,我们可获得如下结论: 定理1.2 设M为Rn+1中以Sn-1(r)(?)∏为边界的紧致常平均曲率超曲面,如果其高斯映照像落在一个以Sn-1(r)为边界的半球面内,则M只有Bn(r)和超球面盖。 进一步,对非零常纯量曲率的超曲面,证明了: 定理1.3 设M为Ln+1中以Sn-1(r)(?)∏为边界的紧致常纯量曲率(非零)类空超曲面,则M只有超伪球面盖。 定理1.4 设M为Rn+1中以Sn-1(r)(?)∏为边界的紧致常纯量曲率(非零)超曲面,如果其高斯映照像落在一个以Sn-1(r)为边界的半球面内,则M只有超球面盖。 1951年,H.Hopf发现R~3中每个常平均曲率曲面都伴随一个全纯微分2-形式,并证明了零亏格的常平均曲率闭曲面一定是R3中的球面.本文的第二章对于犷中零亏格的2型曲面讨论了类似的问题.所谓单位球面Sn中的2型曲面是指位置向量可分解为x=x;+xZ,公l=一兄,x.,Ax:=一兄2x2,入‘兄:. 通过构造一系列全纯微分形式并利用全纯微分形式的消没定理,我们证明了如下唯一性定理: 定理2.1拓扑球面S到犷中的2型浸入x一定是对角和:二(ax,,户2),a’+尸月,其中x,(S),xZ(S)分别是R’中的单位球面和S礴中Veronese极小曲面. 在文献[25,26」中,陈维桓和李海中给出了3维空间形式R’(司中的Bonnet曲面和非定空间形式川(动中类空或类时的Bonnct曲面的分类结果.本文第三章对R4(约和户中平均曲率方向平行的曲面研究了类似的问题.在闭的情况下,我们得到如下结果: 定理3.1设M是R4(约中平均曲率方向平行、非脐的闭曲面.若M容有保持平均曲率方向平行、且保平均曲率的等距变形曲面应,则M有常平均曲率. 局部的,我们得到如下分类结果: 定理3.2设M为扩(的中平均曲率方向平行、非脐的单连通曲面.若M在R4(约中容有保持平均曲率方向平行、且保平均曲率的一个非平凡等距变形,则存在等温坐标(s,O,使第一基本形式‘·伽’丫+(。’)’=。’“·,(de’+dt’),其中。“·,=尸瑜,并且从主曲率标架到等温标架的旋转角有显式表达式.进一步,平均曲率和Gauss曲率满足,H”、(二,二.) 月’,ZH‘ 十—=尸2(2+2H2+2‘bH、--一。尸、),式=£十打-一(一二,)”F’ 反之,若M满足上述条件,则M容有保平均曲率方向平行、保平均曲率函数的等距变形. 本章第二部分研究了4维Lorentz空间厂中保持平均曲率方向平行、且保平均曲率的类时曲面.按VH类空和类时,将这种曲面分成两大类各三小类,得到了与定理3.2相仿的结果:定理3.3和定理3.4. 第四章考虑了厂中平均曲率H和Gauss曲率K满足K一ZmH+mZ=士1的类空和类时曲面的具体构造,得到如下线汇:(l)从(k,一m)(k:一m)=一1的类空曲面r:M一L3出发,有新 的这种类空曲面,其显式表达式是线汇 .sinhT,.犷=I’+—砚仑+脚仑一 1.一,名 l十厅己m(l一eoshr)l+mZ(2)从(k,一m)(kZ一m)=1(m,笋l)的类时曲面r:M一L3出发,有新的这种类时曲面,其显式表达式是线汇 sinhr,.、m(l+eosh丁)r二r+下一-飞.拼一me一)一一一下一,,厂一一n i一m一i一m(3)从(k:一m)(k:一m)=l的类空曲面r:M一刀出发,有 (k:一mXk:一m卜一1类时曲面,其显式表达式是线汇 .r=(l一mZ)eoshr,,、一一一二一犷十一,一-二,饭e十川e一)十 1.‘,.‘、产 l十刀弓1十打召m(1+sinh:)l+mZ 反之,从(k,一m)(kZ一m)=一l(mZ笋1)的类时曲面::M。若出发,有仇一mX棍一m)=1类空曲面,其显式表达式是线汇 .r:二:(l+m,)1一mZ coshr,.、犷十一.一.一二.吸君一脚君一)十 ,‘、资 1一刀己m(l一sinh丁)l一mZ
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