- •Представление в виде степенного ряда
- •Формула Пуассона
- •Представление Пуассона для гармонических функций Представление Пуассона для гармонических функций, принадлежащих некоторым классам
- •1 Свойства суммируемости гармонических функций, заданных формулой Пуассона
- •2° Первоначальное изучение граничного поведения
- •Формула Коши
- •Формула Коши-Грина
- •Лекция № 4,5,7 -весовое пространство аналитических в круге функций
- •3. Интегральное представление гармонических функций
- •4. Ограниченные проекторы в пространствах ипри
- •2. Интегральное представление классов
- •5. Оценки гармонически сопряжённых функций в -пространствах при
- •Формула для гармонически спряженной функции
- •Интегральное представление классов
- •Бесконечные функциональные произведения, равномерная сходимость. Бесконечные произведения Бляшке
- •2 Граничные значения почти всюду равны по модулю единице
- •2 Семестр
- •Приложения неравенства Фейера-Рисса в комплексном анализе. Изучение свойств конформно отображающих функций. Области, ограниченные спрямляемой жордановои кривой
- •1° Производная конформного отображения принадлежит классу н1
- •3 Ряд Тэйлора конформного отображении абсолютно сходится вплоть до границы
5. Оценки гармонически сопряжённых функций в -пространствах при
Знаменитая теорема
М. Рисса утверждает, что если
и
– взаимно сопряжённые гармонические
функции, причём
,
то при
справедлива оценка
,
где
зависит только от
,
причём
,
если
или
.
В этом параграфе
нас интересует аналог оценки М. Рисса
в
-пространствах.
Ясно, что при
из теоремы М. Рисса непосредственно
следует
.
Однако хорошо известно, что, несмотря
на это, при
соответствующая оценка неверна.
Мы докажем, что
оператор гармонического сопряжения
является ограниченным в
при всех
.
Лемма 2.
Пусть
– гармоническая функция в некотором
круге
и
.
Тогда при всех
справедлива оценка
,
(18)
где
зависит только от
.
Доказательство.
Если
,
то оценка непосредственно следует из
теоремы о среднем и неравенства Гёльдера.
Остаётся доказать лемму при
.
Не ограничивая общности, можно
предположить, что
,
а
.
Как и прежде, обозначим через
интегральные средние от функции, то
есть
Не ограничивая общности, будем предполагать также, что
.
В этих предположениях,
если при некотором
![]()
,
то лемма будет следовать из принципа
максимума, при этом
.
Поэтому будем
предполагать, что
при всех
.
Поскольку
,
то
![]()
![]()
Записывая
представление Пуассона для функции
по окружности
,
получаем:
![]()
то есть
.
(19)
Пусть теперь
– произвольное число, такое, что
.
Тогда из оценки (19) непосредственно
имеем:
.(2.20)
Первый интеграл,
очевидно, сходится и равен некоторой
константе
.
Оценим второй интеграл в (20). Ясно, что
.
Следовательно, из неравенства (19) получаем:
.
(21)
Поскольку по
предположению
,
,
то
.
Но заменив
,
последний интеграл можно записать в
виде
.
Следовательно, неравенство (21) преобразуется в
.
Теперь подбирая
параметр
таким образом, чтобы
,
из последней оценки получаем:
,
то есть
.
Тогда неравенство (18) следует из принципа максимума. Что и требовалось доказать. □
Лемма 3.
Пусть
– гармоническая функция в
такая, что
,
то есть
,
.
Тогда

Доказательство.
Пусть
,
.
Применяя лемму 2 к функции
по кругу
,
получим:
,
Остается положить
и повторить рассуждения, проведенные
при доказательстве теоремы 1. □
Лемма 4.
Пусть
,
,
– гармонически сопряженная функция с
,
.
Тогда при всех
,
где
,
справедлива оценка
(22)
Доказательство.
Пусть
.
Тогда имеем
![]()
Поэтому
,
(23)
где, как и прежде,
Теперь используя лемму 3, из оценки (23) получим:

Положим
,
тогда
,
,
и поэтому

Чтобы получить
оценку (2.22), достаточно применить
следствие 1.1, согласно которому при всех
,
.
То есть

Напомним, что
.
Из последнего неравенства немедленно
следует утверждение леммы. □
В дальнейшем
существенную роль сыграет следующее
диадическое разбиение единичного круга
.
Пусть
,
где
– множество неотрицательных целых
чисел,
,
,
.
При этих же
,
положим
– криволинейный прямоугольник с центром,
совпадающим с центром
,
и расширенный 4/3 раза.
Ясно, что система
диадических прямоугольников
покрывает единичный круг
однократно,
причем
и
пересекаются только, возможно, границами,
если
.
Система
покрывает
конечнократно.
Справедливо следующее утверждение:
Теорема 10. Пусть
.
Тогда справедлива оценка
.
Доказательство. Сначала установим оценку
(24)
Пусть
– произвольная точка из
,
,
.
Тогда из леммы 2.3 имеем:
![]()
или
.
Положив
и заметив, что при всех![]()
,
по теореме 2.1 будем иметь:
,
откуда приходим к оценке
.
Учитывая последнее неравенство, в итоге получаем:
.
(25)
В неравенстве (25)
мы учитывали, что
для произвольного
.
Суммируя неравенства (25) по
и
,
выводим:
,
,
.
Здесь мы учли, что
последовательность
покрывает
конечнократно. □
Теорема 11. Пусть
,
,
,
– гармонически сопряженная функция с
.
Тогда
а)
,
и если
,
то
,
.
б) Если
,
,
то линейный интегральный оператор
,
при всех
отображает
на
.
При этом
,
.
Доказательство.
Сначала заметим, что если
,
где
– оператор гармонического сопряжения,
то по лемме 2.4
при
,
где
совпадает с
при
,
.
Этому же классу принадлежит функция
.
Поэтому функция
принадлежит классу
.
Следовательно, доказательство теоремы сводится к установлению пункта б). Учитывая теорему 4 и формулу (7), получаем:
![]()
Не ограничивая
общности, можно предположить, что
,
поскольку очевидно, что
,
,
.
Далее заметим, что
утверждение б) при
непосредственно следует из теоремы 8.
Поэтому в дальнейшем будем предполагать,
что
.
Ясно, что
.
Следовательно,
учитывая, что
,
получаем:


,
(2.26)
где
– центр прямоугольника
,
.
Теперь оценим
последний интеграл
.
Используем лемму 1, согласно которой
,
если
,
то есть
.
Следовательно, из (26) получаем:
![]()
.
(27)
Теперь заметим, что согласно неравенствам (3)
,
,
для произвольного
,
,
.
Учитывая неравенство (27), окончательно имеем:
.
По теореме 10
последняя сумма не превосходит
.
□
Из этой теоремы непосредственно следует
Теорема 12. Пусть
,
.
Тогда следующие утверждения равносильны:
а)
;
б)
допускает представление
,
,
где
,
– комплекснозначная борелевская мера,
для которой
.
Доказательство.
Вначале докажем импликацию а)
б).
Если
,
то согласно теореме 6
допускает представление (11), где
.
Согласно теореме
10 мера
удовлетворяет условию (24). Чтобы
установить импликацию б)
а)
достаточно повторить вторую часть
доказательства теоремы 11. □
Аналог теоремы 12
для случая
непосредственно следует из теоремы 8,
а именно:
Теорема 13. Пусть
,
,
.
Тогда следующие утверждения равносильны:
а)
;
б)
допускает интегральное представление
,
где
.
Лекция №8
ГАРМОНИЧЕСКИ СОПРЯЖЕННАЯ ФУНКЦИЯ
Пусть дана функция U(z), гармоническая в {|r| < 1}, для которой имеет место одно из рассматриваемых представлений. Мы приступаем к исследованию граничного поточечного поведения функции, гармонически сопряжённой с U. Функция V(z) называется гармонически сопряжённой с U(z), если U(z)+iV(z)— аналитическая функция в {|r|<1}. Сопряжённые функции определены с точностью до прибавления константы; работая в единичном круге, обычно требуют, чтобы V(0)=0; полученная таким образом гармонически сопряжённая с U(z) функция V(z) обозначается через Ũ(z). Обозначение гармонически сопряжённой функции с помощью волны („тильды") общепринято.
