Functional inequalities for subelliptic heat kernels
Inégalités fonctionnelles pour des noyaux de la chaleur sous-elliptiques
Résumé
In this thesis, I have studied the heat kernel, the heat semigroup and the associated functional inequalities on three model spaces in subelliptic geometry. The main interest of this study is in fact to develop new methods and new technics that we hope we can extend in subelliptic geometry. The real goal is to understand a notion of Ricci curvature bounded below by a constant in subelliptic geometry. Here, the three model spaces are 3-dimensional Lie groups: the Heisenberg group, the SU(2) group and the SL(2,R) group endowed with a sublaplacian: a left-invariant second order differential opertor, self-adjoint with respect to the Haar mesure of the group, which is not elliptic but hypoelliptic from Hörmander's results. My results first concern the setting of explicit formulas for the above heat kernels. Then I focus on the generalisation in subelliptic geometry of the notion of Ricci curvature bounded below by a constant. In this way, I give a generalized Bakry-Emery curvature-dimension criterion which under some antisymetrical conditions satisfied by our model spaces, implies some Li-Yau type estimates. I also study the setting and the consequences of subcommutation inequalities between the gradient and the semigroup. In particular, I give two new proofs of the H.Q.Li inequality on the Heisenberg group.
Dans cette thèse, j'ai étudié le noyau et le semi-groupe de la chaleur ainsi que les inégalités fonctionnelles associées sur trois espaces modèles de la géométrie sous-elliptique. Cette étude a en fait pour principal objectif de développer et tester de nouvelles techniques et méthodes que l'on espère ensuite pouvoir étendre en géométrie sous-elliptique. Le but avoué est de comprendre en géométrie sous-elliptique une notion de courbure de Ricci minorée par une constante. Ici, les trois espaces modèles sont des groupes de Lie de dimension 3: le groupe de Heisenberg, le groupe SU(2) et le groupe SL(2,R), que l'on munit d'un sous-laplacien: un opérateur différentiel du second ordre invariant à gauche essentiellement auto-adjoint pour la mesure de Haar du groupe qui n'est pas elliptique mais hypoelliptique d'après des résultats de Hörmander. Mes résultats portent tout d'abord sur l'obtention de formules explicites pour les noyaux de la chaleur associés. J'ai ensuite introduit un critère de courbure-dimension de Bakry-Emery généralisé qui, sous certaines conditions d'antisymétrie vérifiées sur nos espaces modèles, permet l'obtention d'estimées du type de Li-Yau. Je me suis enfin intéressé à l'établissement et l'étude d'inégalités de sous-commutation entre le gradient et le semi-groupe de la chaleur. J'ai notamment donné deux nouvelles démonstrations de l'inégalité de H.Q.Li sur le groupe de Heisenberg.
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