Functions of bounded variation in Carnot-Carathéodory spaces

We study properties of functions with bounded variation in Carnot-Carathéodory spaces. In Chapter 2 we prove their almost everywhere approximate differentiability and we examine their approximate discontinuity set and the decomposition of their distributional derivatives. Under an additional assumption on the space, called property R, we show that almost all approximate discontinuities are of jump type and we study a representation formula for the jump part of the derivative. In Chapter 3 we prove a rank-one theorem à la G. Alberti for the derivatives of vector-valued maps with bounded variation in a class of Carnot groups that includes all Heisenberg groups H^n with n ≥ 2. Some important tools for the proof are properties linking the horizontal derivatives of a real-valued function with bounded variation to its subgraph. In Chapter 4 we prove a compactness result for bounded sequences (u_j) of functions with bounded variation in metric spaces (X, d_j) where the space X is fixed, but the metric may vary with j. We also provide an application to Carnot-Carathéodory spaces. The results of Chapter 4 are fundamental for the proofs of some facts of Chapter 2.

Analizziamo alcune proprietà di funzioni a variazione limitata in spazi di Carnot-Carathéodory. Nel Capitolo 2 dimostriamo che esse sono approssimativamente differenziabili quasi ovunque, esaminiamo il loro insieme di discontinuità approssimata e la decomposizione della loro derivata distribuzionale. Assumendo un'ipotesi addizionale sullo spazio, che chiamiamo proprietà R, mostriamo che quasi tutti i punti di discontinuità approssimata sono di salto e studiamo una formula per la parte di salto della derivata. Nel Capitolo 3 dimostriamo un teorema di rango uno à la G. Alberti per la derivata distribuzionale di funzioni vettoriali a variazione limitata in una classe di gruppi di Carnot che contiene tutti i gruppi di Heisenberg H^n con n ≥ 2. Uno strumento chiave nella dimostrazione è costituito da alcune proprietà che legano le derivate orizzontali di una funzione a variazione limitata con il suo sottografico. Nel Capitolo 4 dimostriamo un risultato di compattezza per succesioni (u_j) equi-limitate in spazi metrici (X, d_j) quando lo spazio X è fissato ma la metrica può variare con j. Mostriamo inoltre un'applicazione agli spazi di Carnot-Carathéodory. I risultati del Capitolo 4 sono fondamentali per la dimostrazione di alcuni fatti contenuti nel Capitolo 2.