Advances in Applied Mathematics
Vol.
08
No.
06
(
2019
), Article ID:
30638
,
8
pages
10.12677/AAM.2019.86122
Localization for Quasi-Periodic Operators with Two Parameters
Jun Wang
Department of Mathematics and Physics, Hohai University Changzhou Campus, Changzhou Jiangsu
Received: May 12th, 2019; accepted: May 29th, 2019; published: Jun. 5th, 2019
ABSTRACT
The main purpose of this paper is to prove localization for a kind of quasi-periodic operators
, where
, Diophantine number
, full measured
and
Keywords:Localization, Lyapunov Index, Quasi-Periodic
一类双参数拟周期算子的局域化问题
王均
河海大学(常州),基础学部数理部,江苏 常州
收稿日期:2019年5月12日;录用日期:2019年5月29日;发布日期:2019年6月5日
摘 要
本文考虑了一类双参数拟周期算子:
其中
,
是Diophantine数,利用改进的局域化方法证明了,当
,对全测的
,该算子
有Anderson局域化。
关键词 :局域化,Lyapunov指数,拟周期
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
1. 研究背景
局域化是凝聚态物理所关心的重要问题之一。它描述了晶体被掺入杂质后,晶格周期性被破坏,Bloch电子波函数不再扩展在整个晶体中,而是局域在杂质周围,在空间中按指数形式衰减的一种现象。是由Anderson在1958年提出的,故称为Anderson局域化。数学上,Anderson局域化是指:算子的谱集是纯点谱,而且要求特征向量具有指数衰减性。
从上个世纪七十年代开始,很多物理学家和数学家围绕一类最简单的Almost Mathieu算子的谱问题进行研究,得到了包括谱类型,谱结构,谱测度等丰富的结论,详见文献 [1] [2] [3] [4] 。在著名的Aubry-Andre猜想中,详见文献 [5] ,局域化的结论期望对所有的
,所有的无理数
和所有的
都成立,但被指出不成立,因为Avron-Simon在文献 [6] 中指出
,
是Liouville,对所有的
,算子具有纯奇异连续谱。之后Jitomirskaya-Simon在文献 [7] 指出当
,
是无理数,对通有的
,具有纯奇异连续谱。所以,这个局域化的猜想只能期望对全测的
和全测的
成立,最近Jitomirskaya在文献 [8] 中证明了,
是Diophantine数,对全测的
,
具有Anderson局域化,这是最优的结果。受此启发,我们考虑比Almost Mathieu算子更具一般性的的Jacobi算子如下:
(1.1)
其中
。
特别当
时,就回到经典Almost-Mathieu算子的情形。
本文的主要研究成果如下:
定理1:对上述的双参数拟周期算子
,当
是Diophantine数,
,对全测的
,
具有Anderson局域化。
2. 理论基础
在这一部分,我们会介绍几个定义和引理。
定义2.1:如果存在
对所有的
有
则称
满足Diophantine条件,记为
。
定义2.2:
如果
称
为共振相位。
下面设
由于底空间旋转是拟周期,根据Birkhoff遍历定理,可以定义系统(1.1)的Lyapunov指数:
(2.1)
下面运用Lyapunov指数给出
的下界,通过计算:
(2.2)
其中
可以得到:
(2.3)
设
,显然
中至少有一个属于K。
下面给出
的上界估计:
引理2.3:对所有的
,
是无理数,
,则存在
,使得
,对所有的
,有:
(2.4)
证明:根据文献 [8] ,对
,当
有:
对几乎所有的
成立。
下面证明只要k充分大,对所有的
成立。
因为
是关于
的k次多项式。
设
,
用
表示D的Lebesgue测度。则当
,
有:
(2.5)
假设存在
,使得
,
则
从而
,与(2.5)矛盾,从而得证。
3. 局域化的证明
在这部分我们通过改进的局域化方法证明本文的主要结论。
定义3.1:固定
,如果存在一个区间
,满足:
1.
2.
3.
,
4.
,则称点y是
正则,否则称
奇异。
下面指出利用
奇异点可以构造一串共振相位
,使
非常小。
引理3.2:
是
奇异点,
则对满足
的y有:
(3.1)
证明:由行列式Cramer法则:
(3.2)
(3.3)
因为
,根据引理2.3得到:
因为
,且满足:
我们有
(3.4)
将(3.2)和(3.3)代入下式有:
构造:
(3.5)
得到:
(3.6)
使用拉格朗日插值得到:
(3.7)
定义3.3:如果
满足:
则称
是
一致分布的。
下面证明(3.5)中构造的
-一致分布。
引理3.4:设
满足Diophantine条件,
,
对任意的
,存在
当
有
-一致分布。
证明:令
结合(3.5)和根据文献 [8] ,当
,有
(3.8)
(3.9)
下面对
进行估计:
对
:
1) 当
,有
。
2) 当
,有
。
综上,
的系数分子
所以
,有
。
对
:
1) 当
,有
。
2) 当
有
。
综上,都有
所以
。
从而得到:
(3.10)
将(3.8)和(3.9)代入得到:
故存在
当
就有
。
我们将利用下面的引理完成定理1的证明:
引理3.5:当
则
,对
,如果
同时
奇异,并且
那么有
。
证明:取
令
选
且
取
,满足
令
。则
。
假设
,根据引理3.2和(3.6),得到:
显然
,当
不等式不成立,矛盾,从而与假设
不成立。
对
且
如果
都是
奇异点,并且
则
由于
,设
则
那么
从而完成了重要引理3.4的证明。
最后我们完成定理1的证明。
取
,
是算子
的广义特征值和对应的广义特征向量。不失一般性,可设
(因为广义特征向量非零,总可取到非零的分量)。根据引理3.2,可以取
,使当
,
,
有0是
奇异点,由于
根据引理3.2,x一定是
正则的,则存在区间
,格林函数满足:
其中
。
由于特征向量表示得到:
显然只要x充分大,不等式成立,得到了指数衰减性,从而定理1得证。
文章引用
王 均. 一类双参数拟周期算子的局域化问题
Localization for Quasi-Periodic Operators with Two Parameters[J]. 应用数学进展, 2019, 08(06): 1064-1071. https://doi.org/10.12677/AAM.2019.86122
参考文献
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- 2. Germinet, F. (1999) Dy-namical Localization II with an Application to the Almost Mathieu Operator. Journal of Statistical Physics, 95, 273-286.
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- 4. Last, Y. (1993) A Relation between Absolutely Continuous Spectrum of Ergodic Jacobi Matrices and the Spectra of Periodic Approximants. Communications in Mathematical Physics, 151, 183-192. https://doi.org/10.1007/BF02096752
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