Fenómenos de concentración en geometría y análisis no lineal

Abstract

El trabajo presentado en esta memoria se sitúa en la interfaz entre el análisis y la geometría. El interés recae en el estudio de fenómenos de concentración para dos problemas "geométricos" no lineales: la existencia de hipersuperficies con r-curvatura constante en variedades Riemannianas, y una ecuación de Schrödinger no lineal. Esta memoria se puede dividir en dos partes principales. La primera está dedicada a explorar algunos resultados sobre concentración de familias de hipersuperficies de curvatura media constante (o en general curvatura r-media constante) con topología no trivial en variedades Riemannianas compactas. Se recuerda que la curvatura r-media de una hipersuperficie se define como la r-ésima función simétrica elemental de las curvaturas principales de la hipersuperficie. Se prueba que las técnicas desarrolladas en el trabajo de Mahmoudi, Mazzeo y Pacard se pueden extender para manejar el caso de curvatura r-media con r>=1. Este fenómeno de concentración se relaciona en general con un fenómeno de resonancia, que hace el análisis particularmente delicado y que también se encuentra en el estudio de una clase de ecuaciones elípticas no lineales que presentan concentración sobre conjuntos de dimensión mayor. En la segunda parte, correspondiente al paper presentado, se prueba un nuevo resultado sobre concentración en subvariedades para una ecuación de Schrödinger no lineal con potencial definido en una variedad Riemanniana suave y compacta M o el espacio Euclídeo R^n, resolviendo en completa generalidad una conjetura planteada por Ambrosetti, Malchiodi y Ni. Precisamente, se estudian soluciones positivas de la siguiente ecuación semilineal: $$\e^2\Delta_{\bar g} u - V(z)u + u^{p} =0 en M,$$ donde (M,g) es una variedad Riemanniana n-dimensional suave, compacta y sin borde o el espacio Euclídeo R^n, e es un parámetro positivo pequeño, p>1 y V es un potencial uniformemente positivo. Se prueba que dado k=1,...,n-1 y 1<p<(n+2-k)/(n-2-k), y suponiendo que K es una subvariedad k-dimensional suave y encajada de M, que es estacionaria y no degenerada con respecto al funcional $\int_K V^{\frac{p+1}{p-1}-\frac{n-k}{2}}dvol$, entonces existe una secuencia $e=\e_j \to 0$ y soluciones positivas asociadas $u=u_\e$ que concentran sobre K en el sentido de que decaen exponencialmente a cualquier distancia positiva a K. En particular este enfoque explora una conexión entre soluciones de esta ecuación de Schrödinger no lineal y subvariedades f-minimales en variedades con densidad.