Déterminants et intégrales de Fresnel
Colin De Verdière, Yves
Annales de l'Institut Fourier, Tome 49 (1999), p. 861-881 / Harvested from Numdam

On présente ici une approche directe et géométrique pour le calcul des déterminants d’opérateurs de type Schrödinger sur un graphe fini. Du calcul de l’intégrale de Fresnel associée, on déduit le déterminant. Le calcul des intégrales de Fresnel est grandement facilité par l’utilisation simultanée du théorème de Fubini et d’une version linéaire du calcul symbolique des opérateurs intégraux de Fourier. On obtient de façon directe une formule générale exprimant le déterminant en terme des conditions aux bords et du propagateur. Dans le cas d’un opérateur de Sturm-Liouville, le propagateur s’exprime simplement à l’aide de l’application de Poincaré. Le passage au continu permet de retrouver directement la formule de Levit-Smilansky pour le déterminant d’un opérateur de Sturm-Liouville : on introduit et on calcule une régularisation des déterminants d’opérateurs de Sturm-Liouville, appelée régularisation de Feynman, parce que c’est celle qu’on doit utiliser pour calculer la limite semi-classique à partir des intégrales de Feynman. On peut ainsi donner une preuve directe des formules de traces semi-classiques en restant proche de l’intuition des intégrales de Feynman.

S. Levit and U. Smilansky founded twenty years ago a very nice formula for the (regularized-)determinant of a Sturm-Liouville operator in terms of the associated Poincaré mapping. In this paper, I present a direct approach to such formulae by computing some Fresnel integrals. The computation uses the symbolic calculus of Fourier Integral Operators.

@article{AIF_1999__49_3_861_0,
     author = {Colin De Verdi\`ere, Yves},
     title = {D\'eterminants et int\'egrales de Fresnel},
     journal = {Annales de l'Institut Fourier},
     volume = {49},
     year = {1999},
     pages = {861-881},
     doi = {10.5802/aif.1696},
     mrnumber = {2001k:58065},
     zbl = {0920.35042},
     language = {fr},
     url = {http://dml.mathdoc.fr/item/AIF_1999__49_3_861_0}
}
Colin De Verdière, Yves. Déterminants et intégrales de Fresnel. Annales de l'Institut Fourier, Tome 49 (1999) pp. 861-881. doi : 10.5802/aif.1696. http://gdmltest.u-ga.fr/item/AIF_1999__49_3_861_0/

[1] R. Balian, C. Bloch, Distribution of Eigenfrequencies for the Wave Equation in a finite Domain I, II et III, Ann. of Physics, 60, 64, 69 (1970, 1971, 1972), 401, 271, 76. | Zbl 0207.40202

[2] R. Balian, C. Bloch, Solution of the Schrödinger Equation in Terms of classical Paths, Ann. Phys., 85 (1974), 514-.... | MR 55 #11840 | Zbl 0281.35029

[3] D. Burghelea, L. Friedlander et T. Kappeler, Meyer-Vietoris type Formula for Determinants of elliptic differential Operators, J. Funct. Anal., 107, No. 1 (1992), 34-65. | MR 93f:58242 | Zbl 0759.58043

[4] D. Burghelea, L. Friedlander et T. Kappeler, On the determinant of elliptic differential and difference finite operators in vector bundles over S1, Commun. Math. Phys., 138 (1991), 1-18. | MR 92f:58193 | Zbl 0734.58043

[5] D. Burghelea, L. Friedlander et T. Kappeler, On the determinant of elliptic boundary value problems on a line segment, Proc. AMS, 123 (1995), 3027-3038. | MR 95m:58131 | Zbl 0848.34063

[6] J. Chazarain, Formule de Poisson pour les variétés riemanniennes, Invent. Math., 24 (1974), 65-82. | MR 49 #8062 | Zbl 0281.35028

[7] Yves Colin De Verdière, I. Gitler, D. Vertigan, Réseaux électriques planaires II, Comment. Math. Helvetici, 71 (1996), 144-167. | MR 98a:05054 | Zbl 0853.05074

[8] Y. Colin De Verdière, Spectre du Laplacien et longueurs des géodésiques périodiques I et II, Compositio Mathematica, 27 (1973), 80-106 et 159-184. | Numdam | MR 50 #1293 | Zbl 0281.53036

[9] Y. Colin De Verdière, Paramétrix de l'équation des ondes et intégrales sur l'espace des chemins, Séminaire Goulaouic-Schwartz (1974-1975). | Numdam | Zbl 0405.58048

[10] Y. Colin De Verdière, Réseaux électriques planaires I, Commentarii Math. Helv., 69 (1994), 351-374. | MR 96k:05131 | Zbl 0816.05052

[11] Y. Colin De Verdière, Multiplicities of Eigenvalues and Tree-width of Graphs, J. Comb. Theory, ser. B, 74 (1998), 121-146. | MR 99m:05103 | Zbl 01464260

[12] T. Dreyfus et H. Dym, Product formulas for the eigenvalues of a class of boundary problems, Duke Math. Journal, 45 (1978), 15-37. | MR 58 #1360 | Zbl 0387.34021

[13] J. Duistermaat, L. Hörmander, Fourier Integral Operators II, Acta Math., 128 (1972), 183-269. | MR 52 #9300 | Zbl 0232.47055

[14] J. Duistermaat, Fourier Integral Operators, Birkhäuser, 1996. | MR 96m:58245 | Zbl 0841.35137

[15] J. Duistermaat, Oscillatory Integrals,..., Comm. Pure Appl. Math., 27 (1974), 207-281. | Zbl 0285.35010

[16] J. Duistermaat, V. Guillemin, The Spectrum of Positiv Elliptic Operators and Periodic Geodesics, Invent. Math., 29 (1975), 39-79. | MR 53 #9307 | Zbl 0307.35071

[17] R. Feynman, A. Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals, McGraw-Hill, New-York, 1965. | Zbl 0176.54902

[18] G. Folland, Harmonic Analysis in Phase Space, Princeton, 1989. | MR 92k:22017 | Zbl 0682.43001

[19] R. Forman, Determinants, Finite-Difference Operators and Boundary Value Problems, Commun. Math. Phys., 147 (1992), 485-526. | MR 93i:58162 | Zbl 0767.58043

[20] R. Forman, Functional Determinants and Geometry, Invent. Math., 88 (1987), 447-493. | MR 89b:58212 | Zbl 0602.58044

[21] C. Grosche, F. Steiner, Handbook of Feynman Path Integrals, Springer, 1997. | Zbl 01552767

[22] V. Guillemin, S. Sternberg, Symplectic Techniques in Physics, Cambridge University Press, 1984. | MR 86f:58054 | Zbl 0576.58012

[23] M. Gutzwiller, Chaos in Classical and Quantum Mechanics, Springer, New-York, 1990. | MR 91m:58099 | Zbl 0727.70029

[24] M.J. Giannoni, A. Voros, J. Zinn-Justin, Chaos and Quantum Physics (école des Houches 1989), North-Holland, 1991.

[25] D. Hejhal, The Selberg Trace Formula and the Riemann ζ Function, Duke Math. J., 43 (1976), 441-482. | MR 54 #2591 | Zbl 0346.10010

[26] L. Hörmander, Fourier Integral Operators I, Acta Math., 127 (1971), 79-183. | MR 52 #9299 | Zbl 0212.46601

[27] L. Landau, E. Lifshitz, Mécanique quantique non relativiste, Mir, Moscou, 1974.

[28] J. Leray, Analyse lagrangienne et mécanique quantique, IRMA, Strasbourg, 1978.

[29] S. Levit, U. Smilansky, A Theorem on infinite Products of Eigenvalues of Sturm Type Operators, Proc. AMS, 65 (1977), 299-303. | MR 56 #16040 | Zbl 0374.34016

[30] G. Mackey, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Benjamin, 1963. | Zbl 0114.44002

[31] V. Maslov, Théorie des perturbations et méthodes asymptotiques, Dunod, Gauthiers-Villars, Paris, 1972. | Zbl 0247.47010

[32] E. Meinrenken, Semi-classical principal Symbols and Gutzwiller's Trace Formula, Rep. Math. Phys., 31 (1992), 279-295. | MR 94k:58147 | Zbl 0794.58046

[33] C. Morette-De Witt, On the Definition and Approximation of Feynman's Path Integrals, Phys. Rev., 81 (1951), 848-852. | MR 12,780d | Zbl 0042.45506

[34] D.B. Ray et I.M. Singer, R-torsion and the Laplacian on Riemannian Manifolds, Advances Math., 7 (1971), 145-210. | MR 45 #4447 | Zbl 0239.58014

[35] J. Sylvester, G. Uhlmann, A global uniqueness Theorem for an inverse boundary Value Problem, Ann. Math., 125 (1987), 153-169. | MR 88b:35205 | Zbl 0625.35078

[36] A. Voros, Analyse semi-classique de la formule des traces de Selberg, Séminaire de théorie spectrale et géométrie (Grenoble), 5 (1986-1987), 57-66. | Numdam | MR 92a:58150 | Zbl 0900.11032

[37] A. Voros, Spectral function, special functions and Selberg zeta function, Commun. Math. Phys., 110 (1987), 439-465. | MR 89b:58173 | Zbl 0631.10025

[38] A. Weinstein, Lectures on Symplectic Manifolds, Conference Board of the Mathematical Sciences Regional Conference Series in Mathematics. No. 29, American Mathematical Society, (1977). | MR 57 #4244 | Zbl 0406.53031