Déterminants et intégrales de Fresnel

Yves Colin de Verdière

Annales de l'institut Fourier (1999)

  • Volume: 49, Issue: 3, page 861-881
  • ISSN: 0373-0956

Abstract

top
S. Levit and U. Smilansky founded twenty years ago a very nice formula for the (regularized-)determinant of a Sturm-Liouville operator in terms of the associated Poincaré mapping. In this paper, I present a direct approach to such formulae by computing some Fresnel integrals. The computation uses the symbolic calculus of Fourier Integral Operators.

How to cite

top

Colin de Verdière, Yves. "Déterminants et intégrales de Fresnel." Annales de l'institut Fourier 49.3 (1999): 861-881. <http://eudml.org/doc/75367>.

@article{ColindeVerdière1999,
abstract = {On présente ici une approche directe et géométrique pour le calcul des déterminants d’opérateurs de type Schrödinger sur un graphe fini. Du calcul de l’intégrale de Fresnel associée, on déduit le déterminant. Le calcul des intégrales de Fresnel est grandement facilité par l’utilisation simultanée du théorème de Fubini et d’une version linéaire du calcul symbolique des opérateurs intégraux de Fourier. On obtient de façon directe une formule générale exprimant le déterminant en terme des conditions aux bords et du propagateur. Dans le cas d’un opérateur de Sturm-Liouville, le propagateur s’exprime simplement à l’aide de l’application de Poincaré. Le passage au continu permet de retrouver directement la formule de Levit-Smilansky pour le déterminant d’un opérateur de Sturm-Liouville : on introduit et on calcule une régularisation des déterminants d’opérateurs de Sturm-Liouville, appelée régularisation de Feynman, parce que c’est celle qu’on doit utiliser pour calculer la limite semi-classique à partir des intégrales de Feynman. On peut ainsi donner une preuve directe des formules de traces semi-classiques en restant proche de l’intuition des intégrales de Feynman.},
author = {Colin de Verdière, Yves},
journal = {Annales de l'institut Fourier},
keywords = {Feynman integral; Dirichlet-to-Neumann; Fourier integral operator; electric network},
language = {fre},
number = {3},
pages = {861-881},
publisher = {Association des Annales de l'Institut Fourier},
title = {Déterminants et intégrales de Fresnel},
url = {http://eudml.org/doc/75367},
volume = {49},
year = {1999},
}

TY - JOUR
AU - Colin de Verdière, Yves
TI - Déterminants et intégrales de Fresnel
JO - Annales de l'institut Fourier
PY - 1999
PB - Association des Annales de l'Institut Fourier
VL - 49
IS - 3
SP - 861
EP - 881
AB - On présente ici une approche directe et géométrique pour le calcul des déterminants d’opérateurs de type Schrödinger sur un graphe fini. Du calcul de l’intégrale de Fresnel associée, on déduit le déterminant. Le calcul des intégrales de Fresnel est grandement facilité par l’utilisation simultanée du théorème de Fubini et d’une version linéaire du calcul symbolique des opérateurs intégraux de Fourier. On obtient de façon directe une formule générale exprimant le déterminant en terme des conditions aux bords et du propagateur. Dans le cas d’un opérateur de Sturm-Liouville, le propagateur s’exprime simplement à l’aide de l’application de Poincaré. Le passage au continu permet de retrouver directement la formule de Levit-Smilansky pour le déterminant d’un opérateur de Sturm-Liouville : on introduit et on calcule une régularisation des déterminants d’opérateurs de Sturm-Liouville, appelée régularisation de Feynman, parce que c’est celle qu’on doit utiliser pour calculer la limite semi-classique à partir des intégrales de Feynman. On peut ainsi donner une preuve directe des formules de traces semi-classiques en restant proche de l’intuition des intégrales de Feynman.
LA - fre
KW - Feynman integral; Dirichlet-to-Neumann; Fourier integral operator; electric network
UR - http://eudml.org/doc/75367
ER -

References

top
  1. [1] R. BALIAN, C. BLOCH, Distribution of Eigenfrequencies for the Wave Equation in a finite Domain I, II et III, Ann. of Physics, 60, 64, 69 (1970, 1971, 1972), 401, 271, 76. Zbl0207.40202
  2. [2] R. BALIAN, C. BLOCH, Solution of the Schrödinger Equation in Terms of classical Paths, Ann. Phys., 85 (1974), 514-.... Zbl0281.35029MR55 #11840
  3. [3] D. BURGHELEA, L. FRIEDLANDER et T. KAPPELER, Meyer-Vietoris type Formula for Determinants of elliptic differential Operators, J. Funct. Anal., 107, No. 1 (1992), 34-65. Zbl0759.58043MR93f:58242
  4. [4] D. BURGHELEA, L. FRIEDLANDER et T. KAPPELER, On the determinant of elliptic differential and difference finite operators in vector bundles over S1, Commun. Math. Phys., 138 (1991), 1-18. Zbl0734.58043MR92f:58193
  5. [5] D. BURGHELEA, L. FRIEDLANDER et T. KAPPELER, On the determinant of elliptic boundary value problems on a line segment, Proc. AMS, 123 (1995), 3027-3038. Zbl0848.34063MR95m:58131
  6. [6] J. CHAZARAIN, Formule de Poisson pour les variétés riemanniennes, Invent. Math., 24 (1974), 65-82. Zbl0281.35028MR49 #8062
  7. [7] Yves COLIN DE VERDIÈRE, I. GITLER, D. VERTIGAN, Réseaux électriques planaires II, Comment. Math. Helvetici, 71 (1996), 144-167. Zbl0853.05074MR98a:05054
  8. [8] Y. COLIN DE VERDIÈRE, Spectre du Laplacien et longueurs des géodésiques périodiques I et II, Compositio Mathematica, 27 (1973), 80-106 et 159-184. Zbl0281.53036MR50 #1293
  9. [9] Y. COLIN DE VERDIÈRE, Paramétrix de l'équation des ondes et intégrales sur l'espace des chemins, Séminaire Goulaouic-Schwartz (1974-1975). Zbl0405.58048
  10. [10] Y. COLIN DE VERDIÈRE, Réseaux électriques planaires I, Commentarii Math. Helv., 69 (1994), 351-374. Zbl0816.05052MR96k:05131
  11. [11] Y. COLIN DE VERDIÈRE, Multiplicities of Eigenvalues and Tree-width of Graphs, J. Comb. Theory, ser. B, 74 (1998), 121-146. Zbl1027.05064MR99m:05103
  12. [12] T. DREYFUS et H. DYM, Product formulas for the eigenvalues of a class of boundary problems, Duke Math. Journal, 45 (1978), 15-37. Zbl0387.34021MR58 #1360
  13. [13] J. DUISTERMAAT, L. HÖRMANDER, Fourier Integral Operators II, Acta Math., 128 (1972), 183-269. Zbl0232.47055MR52 #9300
  14. [14] J. DUISTERMAAT, Fourier Integral Operators, Birkhäuser, 1996. Zbl0841.35137MR96m:58245
  15. [15] J. DUISTERMAAT, Oscillatory Integrals,..., Comm. Pure Appl. Math., 27 (1974), 207-281. Zbl0285.35010
  16. [16] J. DUISTERMAAT, V. GUILLEMIN, The Spectrum of Positiv Elliptic Operators and Periodic Geodesics, Invent. Math., 29 (1975), 39-79. Zbl0307.35071MR53 #9307
  17. [17] R. FEYNMAN, A. HIBBS, Quantum Mechanics and Path Integrals, McGraw-Hill, New-York, 1965. Zbl0176.54902
  18. [18] G. FOLLAND, Harmonic Analysis in Phase Space, Princeton, 1989. Zbl0682.43001MR92k:22017
  19. [19] R. FORMAN, Determinants, Finite-Difference Operators and Boundary Value Problems, Commun. Math. Phys., 147 (1992), 485-526. Zbl0767.58043MR93i:58162
  20. [20] R. FORMAN, Functional Determinants and Geometry, Invent. Math., 88 (1987), 447-493. Zbl0602.58044MR89b:58212
  21. [21] C. GROSCHE, F. STEINER, Handbook of Feynman Path Integrals, Springer, 1997. Zbl1029.81045
  22. [22] V. GUILLEMIN, S. STERNBERG, Symplectic Techniques in Physics, Cambridge University Press, 1984. Zbl0576.58012MR86f:58054
  23. [23] M. GUTZWILLER, Chaos in Classical and Quantum Mechanics, Springer, New-York, 1990. Zbl0727.70029MR91m:58099
  24. [24] M.J. GIANNONI, A. VOROS, J. ZINN-JUSTIN, Chaos and Quantum Physics (école des Houches 1989), North-Holland, 1991. 
  25. [25] D. HEJHAL, The Selberg Trace Formula and the Riemann ζ Function, Duke Math. J., 43 (1976), 441-482. Zbl0346.10010MR54 #2591
  26. [26] L. HÖRMANDER, Fourier Integral Operators I, Acta Math., 127 (1971), 79-183. Zbl0212.46601MR52 #9299
  27. [27] L. LANDAU, E. LIFSHITZ, Mécanique quantique non relativiste, Mir, Moscou, 1974. 
  28. [28] J. LERAY, Analyse lagrangienne et mécanique quantique, IRMA, Strasbourg, 1978. 
  29. [29] S. LEVIT, U. SMILANSKY, A Theorem on infinite Products of Eigenvalues of Sturm Type Operators, Proc. AMS, 65 (1977), 299-303. Zbl0374.34016MR56 #16040
  30. [30] G. MACKEY, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Benjamin, 1963. Zbl0114.44002
  31. [31] V. MASLOV, Théorie des perturbations et méthodes asymptotiques, Dunod, Gauthiers-Villars, Paris, 1972. Zbl0247.47010
  32. [32] E. MEINRENKEN, Semi-classical principal Symbols and Gutzwiller's Trace Formula, Rep. Math. Phys., 31 (1992), 279-295. Zbl0794.58046MR94k:58147
  33. [33] C. MORETTE-DE WITT, On the Definition and Approximation of Feynman's Path Integrals, Phys. Rev., 81 (1951), 848-852. Zbl0042.45506MR12,780d
  34. [34] D.B. RAY et I.M. SINGER, R-torsion and the Laplacian on Riemannian Manifolds, Advances Math., 7 (1971), 145-210. Zbl0239.58014MR45 #4447
  35. [35] J. SYLVESTER, G. UHLMANN, A global uniqueness Theorem for an inverse boundary Value Problem, Ann. Math., 125 (1987), 153-169. Zbl0625.35078MR88b:35205
  36. [36] A. VOROS, Analyse semi-classique de la formule des traces de Selberg, Séminaire de théorie spectrale et géométrie (Grenoble), 5 (1986-1987), 57-66. Zbl0900.11032MR92a:58150
  37. [37] A. VOROS, Spectral function, special functions and Selberg zeta function, Commun. Math. Phys., 110 (1987), 439-465. Zbl0631.10025MR89b:58173
  38. [38] A. WEINSTEIN, Lectures on Symplectic Manifolds, Conference Board of the Mathematical Sciences Regional Conference Series in Mathematics. No. 29, American Mathematical Society, (1977). Zbl0406.53031MR57 #4244

NotesEmbed ?

top

You must be logged in to post comments.

To embed these notes on your page include the following JavaScript code on your page where you want the notes to appear.

Only the controls for the widget will be shown in your chosen language. Notes will be shown in their authored language.

Tells the widget how many notes to show per page. You can cycle through additional notes using the next and previous controls.

    
                

Note: Best practice suggests putting the JavaScript code just before the closing </body> tag.