Regularity of nonlinear flows on noncompact Riemannian manifolds: Differential geometry versus stochastic geometry or what kind of variations is natural?

Abstract

It is shown that the geometrically correct investigation of regularity of nonlinear differential flows on manifolds and related parabolic equations requires the introduction of a new type of variations with respect to the initial data. These variations are defined via a certain generalization of a covariant Riemannian derivative to the case of diffeomorphisms. The appearance of curvature in the structure of high-order variational equations is discussed and a family of a priori nonlinear estimates of regularity of any order is obtained. By using the relationship between the differential equations on manifolds and semigroups, we study C∞ regular properties of solutions of the parabolic Cauchy problems with coefficients increasing at infinity. The obtained conditions of regularity generalize the classical coercivity and dissipation conditions to the case of a manifold and correlate (in a unified way) the behavior of diffusion and drift coefficients with the geometric properties of the manifold without traditional separation of curvature.

Показано, що геометрично коректне дослідження регулярності нелінійних диференціальних потоків на багатовидах та асоційованих параболічних рівнянь вимагає введення нового типу варіацій за початковими умовами. Ці варіації означені за допомогою певного узагальнення коваріантної похідної Рімана на випадок дифеоморфізмів. Встановлено, яким чином кривина виникає в варіаційних рівняннях високого порядку, і одержано сім'ю апріорних нелінійних оцінок на регулярність довільного порядку. Використовуючи зв'язокміж диференціальними рівняннями на багатовидах і напівгрупами, досліджено C∞-гладкі властивості розв'язків параболічних задач Коші зі зростаючими на нескінченності коефіцієнтами. Отримані умови регулярності узагальнюють класичні умови коерцитивності та дисипативності на випадок багатовиду і пов'язують поведінку коефіцієнтів дифузії та зсуву з геометричними властивостями багатовиду, без традиційного відокремлення кривини.