Ströme und normale Ströme
Ströme
Definition
Ein
-dimensionaler Strom oder
-Strom in
ist ein stetiges, lineares Funktional auf
. Die Menge der
-dimensionalen Ströme auf
wird mit
bezeichnet.
Mit
wird die Menge der m-linearen alternierenden Formen bezeichnet, so dass
der Raum der
-Formen auf
mit kompaktem Träger ist. Ein Strom ist ein Element des topologischen Dualraums
.
Eigenschaften
Eine Folge
in
konvergiert schwach gegen einen Strom
, wenn
für alle
; wir scheiben
. Der Träger
eines Stromes
ist die kleinste abgeschlossene Menge
mit der Eigenschaft, dass
für alle
mit
.
Rand eines Stromes
Sei
. Der Rand von
ist der Strom
, welcher durch
für alle
definiert ist. Ein Strom heißt geschlossen, wenn sein Rand verschwindet.
Es gilt
, weil
,
, und
impliziert
.
Masse
Seien,
. Für
offen und
beliebig. Man setze
und
.
Das definiert ein reguläres äußeres Borel-Maß
auf
. Wir definieren die Masse von
durch
. Den Vektorraum aller
mit
bezeichnen wir mit
. Ein Strom
hat lokal endliche Masse, falls
ein Radon-Maß ist, also falls
endlich auf kompakten Mengen ist, und
bezeichnet den Vektorraum aller dieser Ströme.
Normale Ströme
Die Theorie der normalen Ströme wurde von H. Federer und W. Flemming eingeführt.[2]
Sei
. Man setze
. Wir nennen
normal, falls
und lokal-normal, falls
ein Radon-Maß ist. Wir bezeichnen den Vektorraum aller normalen Ströme mit
und den Vektorraum aller lokal-normalen Ströme mit
.
Wichtige Sätze für n-Ströme in ℝn
Konstanzsatz
Sei
offen und zusammenhängend,
und
. Dann existiert eine Konstante
, sodass
.
Hier ist
, also
für
.
Charakterisierung von Nm,loc(T)
Sei
. Dann ist
dann und nur dann, wenn
für ein
, in welchem Fall
ist. Hier bezeichnet
die Funktionen lokal beschränkter Variation.
Integralströme
Ganzzahlig rektifizierbare Ströme
Sei
das Hausdorff-Maß auf dem
. Ein Strom
heißt lokal ganzzahlig rektifizierbarer Strom, falls man diesen in folgender Form darstellen kann:
wobei
abzählbar
-rektifizierbar und eine
-messbare Menge ist,
eine lokale
-integrierbare natürliche Funktion auf
ist,
eine
-messbare
-wertige Funktion auf
, sodass für
-fast überall
,
ist einfach,
, und
bezeichnet den approximierten Tangentialraum
.
Die Menge der lokal ganzzahlig rektifizierbaren Strömen in
wird mit
bezeichnet. Ein ganzzahlig rektifizierbarer Strom in
ist eine Element von
.
Integralstrom
Der Raum der lokal integrierbaren Ströme in
ist definiert durch
für
und
. Ein Integralstrom in
ist ein Element von
. Weiter bezeichnen wir
.
Minimierung von Strömen
Ein Strom
heißt minimierbar wenn
für jede kompakte Menge
und jedes
mit kompaktem Träger und Rand
.