The double-covering map u dc : R 2 → R 2 is given byin cartesian coordinates. This paper examines the conjecture that u dc is the global minimizer of the Dirichlet energy I(u) = B |∇u| 2 dx among all W 1,2 mappings u of the unit ball B ⊂ R 2 satisfying (i) u = u dc on ∂B, and (ii) det ∇u = 1 almost everywhere. Let the class of such admissible maps be A. The chief innovation is to express I(u) in terms of an auxiliary functional G(u − u dc ), using which we show that u dc is a stationary point of I in A, and that u dc is a global minimizer of the Dirichlet energy among members of A whose Fourier decomposition can be controlled in a way made precise in the paper. By constructing variations about u dc in A using ODE techniques, we also show that u dc is a local minimizer among variations whose tangent ψ to A at u dc obeys G(ψ o ) > 0, where ψ o is the odd part of ψ. In addition, a Lagrange multiplier corresponding to the constraint det ∇u = 1 is identified by an analysis which exploits the well-known Fefferman-Stein duality.
AbstractLe double-revêtement fonction u dc : R 2 → R 2 est donn paren coordonnes cartesian. Cet article examine la conjecture que u dc est le minimiseur global de l'énergie de Dirichlet I(u) = B |∇u| 2 dx pour les fonctions satisfaisant (i) u ∈ W 1,2 (B), où B est la boule unité de R 2 , (ii) u = u dc sur ∂B, et (iii) det ∇u = 1 presque partout. Soit A la classe admissible de telles fonctions. La principale innovation est ici * 2010 AMS Classification 35A15, 49J40, 49N60 † Department of Mathematics, University of Surrey, Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK. tel: +44 (0)1483 682620. email: j.bevan@surrey.ac.uk 1 Double-covering stationary points of a constrained Dirichlet Energy 2 d'exprimer I(u) sous forme d'une fonction auxiliaire G(u − u dc ), avec laquelle nous montrons que u dc est un point stationnaire de I en A, et que u dc est un minimiseur global de l'énergie de Dirichlet parmi les membres de A dont la décomposition de Fourier peutêtre contrôlée d'une manire détaillée dans l'article. En construisant des variations autour de u dc en A par des techniques variationnelles, nous montronségalement que u dc est un minimiseur local parmi les variations dont la tangente ψ de u dc vers A obéissentà G(ψ o ) > 0, où ψ o est la partie impaire de ψ. Additionnellement, un multiplicateur de Lagrange correspondantà la contrainte det ∇u = 1 est identifiée par une analyse qui exploite la dualité de Fefferman-Stein.