2

Формулы Пуассона и Йенсена

[7/100%]
Показать
LaTeX
Задача 3.172

Пусть функция f(z)f(z) регулярна в открытом круге ∣z∣<1\left|z\right|<1, ограничена в замкнутом круге ∣z∣⩽1\left|z\right| \leqslant 1 и, за исключением, быть может, конечного числа точек, непрерывна. Тогда

12π∫02πf(eiϑ)dϑ=f(0). \frac{1}{2 \pi } \int _{0}^{2 \pi } f\left(e^{i \vartheta }\right) d \vartheta =f(0) .

(Обобщение теоремы 118.)

?
Задача 3.173

Пусть функция f(z)f(z) регулярна в круге ∣z∣⩽R\left|z\right| \leqslant R. Тогда имеет место формула Пуассона

f(reiϑ)=12π∫02πf(ReiΘ)R2−r2R2−2Rrcos⁡(Θ−ϑ)+r2dΘ(0<r<R). f\left(r e^{i \vartheta }\right)=\frac{1}{2 \pi } \int _{0}^{2 \pi } f\left(R e^{i \Theta }\right) \frac{R^{2}-r^{2}}{R^{2}-2 R r \cos (\Theta -\vartheta )+r^{2}} d \Theta \quad (0<r<R) .
?
Задача 3.174

Пусть функция f(z)f(z) регулярна и ограничена в полуплоскости Re(z)⩾0\mathrm{Re}\left(z\right) \geqslant 0. Тогда при x>0x>0

f(x+iy)=1π∫−∞+∞f(iη)darctg⁡η−yx. f(x+i y)=\frac{1}{\pi } \int _{-\infty }^{+\infty } f(i \eta ) d \operatorname {arctg} \frac{\eta -y}{x} .
?
Задача 3.175

Пусть функция f(z)f(z), мероморфная в круге ∣z∣⩽1\left|z\right| \leqslant 1, регулярна и отлична от нуля в центре и на окружности этого круга. Пусть, далее, она имеет в этом круге нули a1,a2,…,ama_{1}, a_{2}, \ldots , a_{m} и полюсы b1,b2,…,bnb_{1}, b_{2}, \ldots , b_{n} (где нуль или полюс rr-й кратности выписан rr раз). Тогда имеет место формула Иенсена

ln⁡∣f(0)∣+ln⁡1∣a1∣+ln⁡1∣a2∣+…+ln⁡1∣am∣−−ln⁡1∣b1∣−ln⁡1∣b2∣−…−ln⁡1∣bn∣=12π∫02πln⁡∣f(eiϑ)∣dϑ. \begin{aligned} \ln \left|f(0)\right|+ & \ln \frac{1}{\left|a_{1}\right|}+\ln \frac{1}{\left|a_{2}\right|}+\ldots +\ln \frac{1}{\left|a_{m}\right|}- \\ & -\ln \frac{1}{\left|b_{1}\right|}-\ln \frac{1}{\left|b_{2}\right|}-\ldots -\ln \frac{1}{\left|b_{n}\right|}=\frac{1}{2 \pi } \int _{0}^{2 \pi } \ln \left|f\left(e^{i \vartheta }\right)\right| d \vartheta . \end{aligned}
?
Примечание.
?

J. L. W. V. Jensen, Acta Math., т. 22, стр. 359—364, 1899. См. E. Goursat, Cours d'analyse mathématique, t. 2, 3-е изд., стр. 121—123, Paris, Gauthier-Villars, 19181.

Footnotes

  1. Э. Гурса, Курс математического анализа, т. II, ч. 1, стр. 99. ↩

Задача 3.176

Пусть функция f(z)f(z), мероморфная в круге ∣z∣⩽R\left|z\right| \leqslant R, регулярна и отлична от нуля на его границе, а внутри него имеет нули a1,a2,…,ama_{1}, a_{2}, \ldots , a_{m} и полюсы b1,b2,…,bnb_{1}, b_{2}, \ldots , b_{n} (где нуль или полюс rr-й кратности выписан rr раз). Показать, что если точка z=reiϑz=r e^{i \vartheta }, r<Rr<R, не является ни нулем, ни полюсом функции f(z)f(z), то

ln⁡∣f(z)∣+∑μ=1mln⁡∣R2−a‾μz(aμ−z)R∣−∑v=1nln⁡∣R2−b‾vz(bv−z)R∣= \ln \left|f(z)\right|+\sum _{\mu =1}^{m} \ln \left|\frac{R^{2}-\overline{a}_{\mu } z}{\left(a_{\mu }-z\right) R}\right|-\sum _{v=1}^{n} \ln \left|\frac{R^{2}-\overline{b}_{v} z}{\left(b_{v}-z\right) R}\right|= =12π∫02πln⁡∣f(ReiΘ)∣R2−r2R2−2Rrcos⁡(Θ−ϑ)+r2dΘ. =\frac{1}{2 \pi } \int _{0}^{2 \pi } \ln \left|f\left(R e^{i \Theta }\right)\right| \frac{R^{2}-r^{2}}{R^{2}-2 R r \cos (\Theta -\vartheta )+r^{2}} d \Theta .
?
Задача 3.177

Пусть функция f(z)f(z) мероморфна в полуплоскости Re(z)⩾0\mathrm{Re}\left(z\right) \geqslant 0, на границе ее регулярна и отлична от нуля, а внутри имеет нули a1,a2,…,ama_{1}, a_{2}, \ldots , a_{m} и полюсы b1,b2,…,bnb_{1}, b_{2}, \ldots , b_{n} (где нуль или полюс rr-й кратности выписан rr раз). Показать, что если f(z)f(z) регулярна в бесконечности и, кроме того, регулярна и отлична от нуля в точке z=x+iyz=x+i y, x>0x>0, то тогда

ln⁡∣f(z)∣+∑μ=1mln⁡∣z+a‾μz−aμ∣−∑v=1nln⁡∣z+b‾vz−bv∣==1π∫−∞+∞ln⁡∣f(iη)∣darctg⁡η−yx. \begin{aligned} \ln \left|f(z)\right|+\sum _{\mu =1}^{m} \ln \left|\frac{z+\overline{a}_{\mu }}{z-a_{\mu }}\right|-\sum _{v=1}^{n} \ln \left|\frac{z+\overline{b}_{v}}{z-b_{v}}\right| & = \\ & =\frac{1}{\pi } \int _{-\infty }^{+\infty } \ln \left|f(i \eta )\right| d \operatorname {arctg} \frac{\eta -y}{x} . \end{aligned}

Указанная формула справедлива и при менее сильных предположениях о поведении f(z)f(z) в бесконечности.

?
Примечание.
?

F. u. R. Nevanlinna, Acta Soc. Sc. Fennicae, t. 50, № 5, 1922.

Задача 3.178

Пусть функция f(z)f(z) в области

B\mathfrak {B}:

r⩽∣z∣⩽R,−π2⩽arg⁡z⩽+π2 r \leqslant \left|z\right| \leqslant R, \quad -\frac{\pi }{2} \leqslant \arg z \leqslant +\frac{\pi }{2}

регулярна, на границе отлична от нуля, а внутри области имеет нули

a1,a2,…,am,aμ=rμeiϑμ,μ=1,2,…,m. a_{1}, a_{2}, \ldots , a_{m}, \quad a_{\mu }=r_{\mu } e^{i \vartheta _{\mu }}, \quad \mu =1,2, \ldots , m .

Положим ln⁡∣f(ρeiϑ)∣=U(ρ,ϑ)\ln \left|f\left(\rho e^{i \vartheta }\right)\right|=U(\rho , \vartheta ). Показать, что

∑r<rμ<R(1rμ−rμR2)cos⁡ϑμ=1πR∫−π2+π2U(R,ϑ)cos⁡ϑdϑ++12π∫rR(1ρ2−1R2)[U(ρ,π2)+U(ρ,−π2)]dρ+χ(R) \begin{aligned} & \sum _{r<r_{\mu }<R}\left(\frac{1}{r_{\mu }}-\frac{r_{\mu }}{R^{2}}\right) \cos \vartheta _{\mu }=\frac{1}{\pi R} \int _{-\frac{\pi }{2}}^{+\frac{\pi }{2}} U(R, \vartheta ) \cos \vartheta d \vartheta + \\ & \quad +\frac{1}{2 \pi } \int _{r}^{R}\left(\frac{1}{\rho ^{2}}-\frac{1}{R^{2}}\right)\left[U\left(\rho , \frac{\pi }{2}\right)+U\left(\rho ,-\frac{\pi }{2}\right)\right] d \rho +\chi (R) \end{aligned}

здесь функция χ(R)\chi (R) при R→∞R \rightarrow \infty остается ограниченной, rr и f(z)f(z) мыслятся постоянными.

?
Примечание.
?

См. F. Nevanlinna, C. R., т. 175, стр. 676, 1922; T. Carleman, Ark. för Mat., Astron. och Fys., t. 17, № 9, стр. 5, 1923.