5.4

Функции на единичном круге

[22/100%]
Показать
LaTeX
Задача 5.4.1

Пусть α\alpha — число из (0,π/2)(0, \pi /2). Докажите, что функция f(z)=e1/zf(z) = e^{-1/z} равномерно непрерывна на Sα={z0<z1,Argzα}S_{\alpha } = \left\{ z \mid 0<\left|z\right| \leq 1, \left|\operatorname {Arg} z\right| \leq \alpha \right\}, секторе комплексной плоскости.

?
Задача 5.4.2

Пусть aa и bb — ненулевые комплексные числа, и f(z)=az+bz1f(z) = az+bz^{-1}. Определите образ единичной окружности {zz=1}\left\{ z \mid \left|z\right| = 1\right\} при отображении ff.

?
Задача 5.4.3

Пусть ff аналитична на и внутри единичной окружности C={zz=1}C = \left\{ z \mid \left|z\right| = 1\right\}. Пусть LL — длина образа CC при отображении ff. Покажите, что L2πf(0)L \geq 2\pi \left|f'(0)\right|.

?
Задача 5.4.4

Пусть

f(z)=n=0cnzn f(z) = \sum _{n=0}^{\infty } c_{n}z^{n}

аналитична в круге D={zCz<1}\mathbb {D} = \left\{ z \in \mathbb {C} \mid \left|z\right|<1\right\}. Предположим, что ff отображает D\mathbb {D} взаимно однозначно на область GG площади AA. Докажите, что

A=πn=1ncn2. A = \pi \sum _{n=1}^{\infty } n\left|c_{n}\right|^{2}.
?
Задача 5.4.5

Вычислите площадь образа единичного круга {zz<1}\left\{ z \mid \left|z\right|<1\right\} при отображении f(z)=z+z2/2f(z) = z+z^{2}/2.

?
Задача 5.4.6

Пусть

f(z)=n=0anzn f(z) = \sum _{n=0}^{\infty } a_{n}z^{n}

— аналитическая функция в открытом единичном круге D\mathbb {D}. Предположим, что

n=2nana1с a10. \sum _{n=2}^{\infty } n\left|a_{n}\right| \leq \left|a_{1}\right| \quad \text{с } a_{1} \neq 0.

Докажите, что ff инъективна.

?
Задача 5.4.7

Пусть f(z)f(z) — функция, аналитическая в единичном круге D={z<1}\mathbb {D} = \left\{ \left|z\right|<1\right\}. Предположим, что f(z)1\left|f(z)\right| \leq 1 в D\mathbb {D}. Докажите, что если f(z)f(z) имеет по крайней мере две неподвижные точки z1z_{1} и z2z_{2}, то f(z)=zf(z) = z для всех zDz \in \mathbb {D}.

?
Задача 5.4.8

Для каждого k>0k>0 пусть XkX_{k} — множество аналитических функций f(z)f(z) на открытом единичном круге D\mathbb {D}, таких что

supzD{(1z)kf(z)} \sup _{z \in \mathbb {D}} \left\{ (1-\left|z\right|)^{k}\left|f(z)\right|\right\}

конечен. Показать, что fXkf \in X_{k} тогда и только тогда, когда fXk+1f' \in X_{k+1}.

?
Задача 5.4.9

Пусть функция ff аналитична в открытом единичном круге комплексной плоскости и вещественнозначна на радиусах [0,1][0,1] и [0,eiπ2][0, e^{i\pi \sqrt{2}}]. Доказать, что ff постоянна.

?
Задача 5.4.10

Пусть функция ff аналитична в круге z<1\left|z\right|<1 комплексной плоскости. Предположим, что существует положительная константа MM, такая что

02πf(reiθ)dθM,(0r<1). \int _{0}^{2\pi } \left|f'(re^{i\theta })\right| \, d\theta \leq M, \qquad (0 \leq r<1).

Доказать, что

[0,1)f(x)dx<. \int _{[0,1)} \left|f(x)\right| \, dx < \infty .
?
Задача 5.4.11

Пусть h(z)h(z) аналитична на всей плоскости, h(0)=3+4ih(0) = 3+4i и h(z)5\left|h(z)\right| \leq 5 при z<1\left|z\right|<1. Чему равно h(0)h'(0)?

?
Задача 5.4.12

Пусть ff аналитична в замкнутом единичном круге, причём f(log2)=0f(-\log 2) = 0 и f(z)ez\left|f(z)\right| \leq \left|e^{z}\right| для всех zz с z=1\left|z\right| = 1. Насколько большим может быть f(log2)\left|f(\log 2)\right|?

?
Задача 5.4.13

Предположим, что ff аналитична на открытой верхней полуплоскости и удовлетворяет f(z)1\left|f(z)\right| \leq 1 для всех zz, f(i)=0f(i) = 0. Насколько большим может быть f(2i)\left|f(2i)\right| при этих условиях?

?
Задача 5.4.14

Пусть f(z)f(z) аналитична на правой полуплоскости H={zRe(z)>0}H = \left\{ z \mid \mathrm{Re}\left(z\right)>0\right\} и f(z)1\left|f(z)\right| \leq 1 для zHz \in H. Предположим также, что f(1)=0f(1) = 0. Каково наибольшее возможное значение f(1)\left|f'(1)\right|?

?
Задача 5.4.15

Пусть f(z)f(z) аналитична на открытом единичном круге D={zz<1}\mathbb {D} = \left\{ z \mid \left|z\right|<1\right\}. Доказать, что существует последовательность (zn)(z_{n}) в D\mathbb {D}, такая что zn1\left|z_{n}\right| \to 1 и (f(zn))(f(z_{n})) ограничена.

?
Задача 5.4.16

Пусть ff — аналитическая функция в единичном круге, z<1\left|z\right|<1.

?
(1)

Доказать, что существует последовательность (zn)(z_{n}) в единичном круге, такая что limnzn=1\lim_{n \to \infty } \left|z_{n}\right| = 1, и limnf(zn)\lim_{n \to \infty } f(z_{n}) существует (конечен).

(2)

Предположим, что ff непостоянна. Доказать, что существуют две последовательности (zn)(z_{n}) и (wn)(w_{n}) в круге, такие что limnzn=limnwn=1\lim_{n \to \infty } \left|z_{n}\right| = \lim_{n \to \infty } \left|w_{n}\right| = 1, и что оба предела limnf(zn)\lim_{n \to \infty } f(z_{n}) и limnf(wn)\lim_{n \to \infty } f(w_{n}) существуют (конечны) и не равны друг другу.

Задача 5.4.17

Пусть ff — голоморфное отображение единичного круга D={zz<1}\mathbb {D} = \left\{ z \mid \left|z\right|<1\right\} в себя, не являющееся тождественным отображением f(z)=zf(z) = z. Показать, что ff может иметь не более одной неподвижной точки.

?
Задача 5.4.18

Если f(z)f(z) аналитична в открытом круге z<1\left|z\right|<1 и f(z)1/(1z)\left|f(z)\right| \leq 1/(1-\left|z\right|), показать, что

an=f(n)(0)n!(n+1)(1+1n)n<e(n+1). \left|a_{n}\right| = \left|\frac{f^{(n)}(0)}{n!}\right| \leq (n+1)\left(1+\frac{1}{n}\right)^{n} < e(n+1).
?
Задача 5.4.19
?
(1)

Пусть ff — аналитическая функция, отображающая открытый единичный круг D\mathbb {D} в себя и обращающаяся в нуль в начале координат. Доказать, что f(z)+f(z)2z2\left|f(z)+f(-z)\right| \leq 2\left|z\right|^{2} в D\mathbb {D}.

(2)

Доказать, что неравенство из части 1 строгое всюду, кроме начала координат, если только ff не имеет вид f(z)=λz2f(z) = \lambda z^{2}, где λ\lambda — константа, равная по модулю единице.

Задача 5.4.20

Пусть функция ff аналитична в единичном круге, причём f(z)1\left|f(z)\right| \leq 1 и f(0)=0f(0) = 0. Предположим, что существует число rr в (0,1)(0,1), такое что f(r)=f(r)=0f(r) = f(-r) = 0. Доказать, что

f(z)zz2r21r2z2. \left|f(z)\right| \leq \left|z\right|\left|\frac{z^{2}-r^{2}}{1-r^{2}z^{2}}\right|.
?
Задача 5.4.21

Пусть f(z)f(z) — аналитическая функция, отображающая открытый круг z<1\left|z\right|<1 в себя. Показать, что f(z)1/(1z2)\left|f'(z)\right| \leq 1/(1-\left|z\right|^{2}).

?
Задача 5.4.22

Пусть ff — аналитическая функция в открытом единичном круге комплексной плоскости, такая что f(z)C/(1z)\left|f(z)\right| \leq C/(1-\left|z\right|) для всех zz в круге, где CC — положительная константа. Доказать, что f(z)4C/(1z)2\left|f'(z)\right| \leq 4C/(1-\left|z\right|)^{2}.

?