On Lower Bounds of Second-Order Chord Power Integrals of Convex Discs
- For planar convex bodies K with positive area A(K), boundary length L(bd K) and second-order chord power integral I2(K), we study the ratio L(bd K)I2(K)/A(K)*A(K) and give reasons supporting the conjecture that its uniform lower bound is 32/3 attained exactly for circles. In particular, using the Ambartzumian-Pleijel representation of I2(K) we derive formulas for I2(K) in case of general triangles, rectangles, and regular N-gons. In these cases and for ellipses we can prove this inequality. A related conjecture is formulated for the class of convex N-gons which exhibits a strengthening of the isoperimetric inequality as well as of Carleman's inequality for convex N-gons. An extension to higher dimensions is discussed at the end of the paper.
- Für ebene konvexe Scheiben (Eiflächen) K mit positivem Flächeninhalt A(K), Umfang L(bd K) und einem Sehnenpotenzintegral zweiter Ordnung I2(K) wird der Quotient L(bd K)I2(K)/A(K)*A(K) untersucht, und es werden Gründe angegeben, die die Vermutung stützen, dass dieser Quotient die untere Schranke 32/3 besitzt. Diese wird gerade im Falle von Kreisen angenommen. Unter Benutzung der Ambartzumian-Pleijel Darstellung von I2(K) werden geschlossene Formeln für I2(K) im Falle von allgemeinen Dreiecken, Rechtecken und regelmässigen N-Ecken hergeleitet. In diesen Fällen und für Ellipsen kann die Vermutung bewiesen werden. Eine diskrete Variante dieser Vermutung wird für konvexe N-Ecke formuliert, welche zugleich eine Verschärfung der isoperimetrischen als auch der Carlemanschen Ungleichung für konvexe N-Ecke darstellt. Eine Erweiterung auf höhere Dimensionen wird am Ende der Arbeit diskutiert.
Author: | Lothar HeinrichGND |
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URN: | urn:nbn:de:bvb:384-opus4-11051 |
Frontdoor URL | https://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/1312 |
Series (Serial Number): | Preprints des Instituts für Mathematik der Universität Augsburg (2009-27) |
Type: | Preprint |
Language: | English |
Publishing Institution: | Universität Augsburg |
Release Date: | 2009/10/19 |
Tag: | Sehnenlängenverteilung; Carlemansche Ungleichung; mittlere Breite; Sehnenpotenzintegral; Poissonscher Geradenprozess Poisson line process; isoperimetric inequality; Carleman's inequality; chord length distribution; convex discs |
GND-Keyword: | Integralgeometrie; Poisson-Prozess; Isoperimetrische Ungleichung; Regelmäßiges Polygon; Sehne <Geometrie> |
Institutes: | Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät |
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Mathematik | |
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Mathematik / Lehrstuhl für Stochastik und ihre Anwendungen | |
Dewey Decimal Classification: | 5 Naturwissenschaften und Mathematik / 51 Mathematik / 510 Mathematik |
Licence (German): | Deutsches Urheberrecht mit Print on Demand |