Volume and total curvature for hypersurfaces of euclidean space

Alexandru Oancea[1]

  • [1] Ecole Polytechnique, CMAT, 91128 Palaiseau Cedex, (France), ENS Lyon, UMPA, 46 Allée d'Italie, 69364 Lyon (France)

Annales de l’institut Fourier (2004)

  • Volume: 54, Issue: 3, page 733-771
  • ISSN: 0373-0956

Abstract

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We study higher dimensional analogues of Burago’s inequality A ( S ) R 2 T ( S ) , where S is a closed surface C 2 immersed in 3 , A ( S ) is the area and T ( S ) is the total curvature. We construct an explicit example showing that an analogous inequality of the form vol ( M ) C n R n T ( M ) , with C n > 0 a constant, cannot hold for an arbitrary closed C 2 immersed hypersurface M of n + 1 , n 3 . Nonetheless, we exhibit a sufficient condition on the Ricci curvature of M which ensures the inequality in dimension n = 3 . In arbitrary dimension, we prove a semi- local inequality bounding the volume of a compact set K M by the total curvature of some open set U containing it, under the assumption that the Gauss-Kronecker curvature does not vanish on U . We prove various other inequalities having an isoperimetric flavour and show that they are optimal. We also prove a “reverse” isoperimetric inequality holding in constant curvature spaces.

How to cite

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Oancea, Alexandru. "Volume et courbure totale pour les hypersurfaces de l'espace euclidien." Annales de l’institut Fourier 54.3 (2004): 733-771. <http://eudml.org/doc/116125>.

@article{Oancea2004,
abstract = {Nous étudions des analogues en dimension supérieure de l’inégalité de Burago $A(S)\le R^2 T(S)$, avec $S$ une surface fermée de classe $C^2$ immergée dans $\{\mathbb \{R\}\}^3$, $A(S)$ son aire et $T(S)$ sa courbure totale. Nous donnons un exemple explicite qui prouve qu’une inégalité analogue de la forme $\{\rm vol\}(M) \le C_n R^n T(M)$, avec $C_n &gt; 0$ une constante, ne peut être vraie pour une hypersurface fermée $M$ de classe $C^2$ dans $\{\mathbb \{R\}\}^\{n+1\}$, $n\ge 3$. Nous mettons toutefois en évidence une condition suffisante sur la courbure de Ricci sous laquelle l’inégalité est vérifiée en dimension $n=3$. En dimension arbitraire, nous obtenons une inégalité similaire à caractère semi-local qui majore le volume d’un compact $K$ de $M$ par la courbure totale d’un ouvert $U$ qui le contient, sous l’hypothèse que la courbure de Gauss-Kronecker ne s’annule pas sur $U$. Nous présentons différentes autres inégalités impliquant la courbure totale et ayant un caractère isopérimétrique. Au passage, nous obtenons une inégalité isopérimétrique “inverse” valable dans les espaces à courbure constante.},
affiliation = {Ecole Polytechnique, CMAT, 91128 Palaiseau Cedex, (France), ENS Lyon, UMPA, 46 Allée d'Italie, 69364 Lyon (France)},
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journal = {Annales de l’institut Fourier},
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TY - JOUR
AU - Oancea, Alexandru
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PB - Association des Annales de l'Institut Fourier
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AB - Nous étudions des analogues en dimension supérieure de l’inégalité de Burago $A(S)\le R^2 T(S)$, avec $S$ une surface fermée de classe $C^2$ immergée dans ${\mathbb {R}}^3$, $A(S)$ son aire et $T(S)$ sa courbure totale. Nous donnons un exemple explicite qui prouve qu’une inégalité analogue de la forme ${\rm vol}(M) \le C_n R^n T(M)$, avec $C_n &gt; 0$ une constante, ne peut être vraie pour une hypersurface fermée $M$ de classe $C^2$ dans ${\mathbb {R}}^{n+1}$, $n\ge 3$. Nous mettons toutefois en évidence une condition suffisante sur la courbure de Ricci sous laquelle l’inégalité est vérifiée en dimension $n=3$. En dimension arbitraire, nous obtenons une inégalité similaire à caractère semi-local qui majore le volume d’un compact $K$ de $M$ par la courbure totale d’un ouvert $U$ qui le contient, sous l’hypothèse que la courbure de Gauss-Kronecker ne s’annule pas sur $U$. Nous présentons différentes autres inégalités impliquant la courbure totale et ayant un caractère isopérimétrique. Au passage, nous obtenons une inégalité isopérimétrique “inverse” valable dans les espaces à courbure constante.
LA - fre
KW - hypersurfaces; total curvature; isoperimetrics inequalities
UR - http://eudml.org/doc/116125
ER -

References

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