Índice do catenoide capilar imerso na bola unitária Euclidiana

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tipo

Tese de doutorado

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Primeiro orientador

Membros da banca

Allan George de Carvalho Freitas
Celso dos Santos Viana
Emerson Alves Mendonça de Abreu
Marcos Petrúcio de Almeida Calvalcante

Resumo

Esta tese consiste de vários resultados sobre hipersuperfícies mínimas capilares contidas na bola unitária Euclidiana $\mathbb{B}_{1}^{n+1}(0)$. Na primeira parte, estudamos o índice de Morse das catenoides capilares contidas na bola Euclidiana $\mathbb{B}_{1}^{3}(0)$. Nós provamos que, se $\Sigma_{c}$ é uma catenoide capilar contida em $\mathbb{B}_{1}^{3}(0)$ onde $c$ é constante de capilaridade, então o índice de Morse de $\Sigma_{c}$ está entre 3 e 7 ($3\leq\Ind(\Sigma_{c})\leq 7$). Além disso, obtemos que qualquer catenoide capilar com ângulo de contato próximo de $\frac{\pi}{2}$ possui índice de Morse igual a 4, assim como a catenoide crítica. Também, verificamos que não existe catenoide capilar na bola unitária com ângulo de contato menor que $\widetilde{\theta}\approx 1.3421$. Para encontrarmos nossa estimativa do índice das catenoides capilares, focamos na análise de dois problemas de autovalores mais simples associados à nossa superfície mínima capilar (Jacobi-Steklov e bordo fixo). Na segunda parte, mostramos alguns resultados de classificação de hipersuperfícies mínimas capilares considerando que as funções coordenadas da aplicação normal de Gauss são autofunções de Jacobi-Steklov. Para $n=2$, mostramos que, se algum dos autovalores associados às funções coordenadas da aplicação normal de Gauss é zero, então a superfícies é um disco totalmente geodésico. Ainda para $n=2$, provamos que, se dois autovalores associadas às funções coordenadas da aplicação normal de Gauss são iguais e diferentes de zero, então a superfícies é uma catenoide capilar. Na última parte, encontramos duas identidades integrais que nos permitir apresentar uma prova diferente do seguinte resultado que já foi mostrado por outros autores: se $\Sigma^{n}$ é uma hipersuperfície estacionária estável de tipo-II(estabilidade no espaço de funções que têm média zero no bordo) na bola unitária, então $\Sigma^{n}$ é um $n$-disco totalmente geodésico.

Abstract

This thesis consists of several results on minimal capillary hypersurfaces contained in the Euclidean unit ball $\mathbb{B}_{1}^{n+1}(0)$. In the first part, we studied the Morse index of the capillary catenoids contained in the Euclidean ball $\mathbb{B}_{1}^{3}(0)$. We prove that, if $\Sigma_{c}$ is a capillary catenoid contained in $\mathbb{B}_{1}^{3}(0)$ where $c$ is the capillary constant, then the Morse index of $\Sigma_{c}$ is between 3 and 7 ($3\leq\Ind(\Sigma_{c})\leq 7$). Furthermore, we obtain that any capillary catenoid with a contact angle close to $\frac{\pi}{2}$ a Morse index equal to 4, as does the critical catenoid. Also, we verify that there is no capillary catenoid in the unit ball with a contact angle less than $\widetilde{\theta}\approx 1.3421$. To find our estimate of the capillary catenoid index, we focused on the analysis of two simpler eigenvalue problems associated with our minimal capillary surface (Jacobi-Steklov and fixed boundary). In the second part, we show some results of classification of minimal capillary hypersurfaces considering that the coordinate functions of the Gauss map are Jacobi-Steklov eigenfunctions. For $n=2$, we show that, if any of the eigenvalues associated with the coordinate functions of the Gauss map is zero, then the surface is a totally geodesic disk. Still for $n=2$, we prove that, if two eigenvalues associated with the coordinate functions of the Gauss map are equal and different from zero, then the surface is a capillary catenoid. In the last part, we find two integral identities that allow us to present a different proof of the following result that has already been shown by other authors: if $\Sigma^{n}$ is a type-II stable stationary hypersurface(stability in the space of functions that have zero mean on the boundary) on the unit ball, then $\Sigma^{n}$ is a totally geodesic $n$-disk.

Assunto

Matemática – Teses, Hipersuperficies – Teses, Índice de Morse – Teses, Aplicação de Gauss – Teses

Palavras-chave

Hipersuperfícies mínimas capilares, Índice de morse, Aplicação normal de Gauss, Hipersuperfície estável

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