3

Связь между μ(r)\mu(r), ν(r)\nu(r), M(r)M(r) и N(r)N(r)

[20/95%]
Показать
LaTeX
Задача 4.48

Пусть для некоторой целой функции f(z)f(z)

lim sup⁡r→∞ln⁡M(r)r=l. \limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln M(r)}{r}=l .

Показать, что вопрос о сходимости ряда

f(z)+f′(z)+f′′(z)+…=∑n=0∞dnf(z)dzn f(z)+f^{\prime }(z)+f^{\prime \prime }(z)+\ldots =\sum _{n=0}^{\infty } \frac{d^{n} f(z)}{d z^{n}}

решается в положительном или в отрицательном смысле или же остается открытым, смотря по тому, будет ли

l<1,l>1 или l=1. l<1, l>1 \text{ или } l=1 .
?
Задача 4.49

Показать, что если параллелограмм периодов функции Вейерштрасса σ(z)\sigma (z) представляет собой квадрат со стороной 11, то при r→∞r \rightarrow \infty имеем

N(r)∼πr2,ln⁡M(r)∼π2r2. N(r) \sim \pi r^{2}, \quad \ln M(r) \sim \frac{\pi }{2} r^{2} .
?
Примечание.
?

Hurwitz-Courant, стр. 174—1751.

Footnotes

  1. Гурвиц, стр. 238—240. Гурвиц—Курант, стр. 180—181. ↩

Задача 4.49.1

Существует целая функция, для которой

ρn=rn−1 \rho _{n} = r_{n} - 1

при n=1,2,3,…n = 1, 2, 3, \ldots (см. задачу 50 части I). Построить целую функцию, для которой

ρn=rn+(−1)n−1 \rho _{n} = r_{n} + (-1)^{n-1}

при n=1,2,3,…n = 1, 2, 3, \ldots.

?
Задача 4.50

Определить для целых функций

sin⁡zz,cos⁡z,cos⁡2z,ez+i,ez,σ(z) \frac{\sin \sqrt{z}}{\sqrt{z}}, \quad \cos z, \quad \cos ^{2} z, \quad e^{z}+i, \quad e^{z}, \quad \sigma (z)

пределы отношений

rnρn,N(r)ν(r),N(r)ln⁡M(r),ν(r)ln⁡μ(r),M(r)μ(r)ln⁡μ(r),ln⁡N(r)ln⁡r \frac{r_{n}}{\rho _{n}}, \frac{N(r)}{\nu (r)}, \frac{N(r)}{\ln M(r)}, \frac{\nu (r)}{\ln \mu (r)}, \frac{M(r)}{\mu (r) \sqrt{\ln \mu (r)}}, \frac{\ln N(r)}{\ln r}

при r→∞r \rightarrow \infty (соответственно n→∞n \rightarrow \infty для первого); представить результат в виде таблицы.

?
Задача 4.51

Для всех целых функций

lim sup⁡r→∞ln⁡ln⁡μ(r)ln⁡r=lim sup⁡r→∞ln⁡ln⁡M(r)ln⁡r. \limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln \ln \mu (r)}{\ln r}=\limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln \ln M(r)}{\ln r} .

(Что имеет место ⩽\leqslant, — тривиально.) Общее значение этих двух пределов называют порядком целой функции.

?
Задача 4.52

Порядок целой функции можно также определить как показатель сходимости [I, гл. 3, § 2] последовательности ρ1,ρ2,…,ρn,…\rho_{1}, \rho_{2}, \ldots , \rho_{n}, \ldots

?
Задача 4.53

Порядок целой функции f(z)=∑n=0∞anznf(z)=\sum_{n=0}^{\infty } a_{n} z^{n} с положительными коэффициентами a0,a1,a2,…,an,…a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots , a_{n}, \ldots можно также определить как

lim sup⁡r→∞ln⁡[rf′(r)f(r)−1]ln⁡r. \limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln \left[r f^{\prime }(r) f(r)^{-1}\right]}{\ln r} .
?
Задача 4.54

Для целых функций конечного порядка имеет место более сильное, чем в 51, соотношение

lim⁡r→∞ln⁡M(r)ln⁡μ(r)=1. \lim _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln M(r)}{\ln \mu (r)}=1 .
?
Задача 4.55

Интеграл

∫t0∞μ(t)[M(t)]−ldt, \int _{t_{0}}^{\infty } \mu (t)[M(t)]^{-l} d t,

где t0>0t_{0}>0 и l>1l>1, сходится для всякой нерациональной целой функции.

?
Задача 4.56

Все целые функции обладают следующим свойством: для всякого заданного ε>0\varepsilon >0 существуют произвольно большие значения rr такие, что

M(r)<μ(r)[ln⁡μ(r)]12+ε. M(r)<\mu (r)[\ln \mu (r)]^{\frac{1}{2}+\varepsilon } .
?
Примечание.
?

A. Wiman, l. c. 1.

Задача 4.57

Целые функции конечного порядка λ\lambda обладают следующим свойством, более сильным, чем 56: для всякого заданного ε>0\varepsilon >0 существуют произвольно большие значения rr такие, что

M(r)<(λ+ε)2πln⁡μ(r)μ(r). M(r)<(\lambda +\varepsilon ) \sqrt{2 \pi \ln \mu (r)} \mu (r) .
?
Примечание.
?

A. Wiman, l. c. 1.

Задача 4.58

Порядок каждой целой функции рода нуль равен показателю сходимости последовательности ее нулей.

?
Задача 4.59

Для целой функции конечного порядка λ>0\lambda >0, центральный индекс которой обладает точками разрыва ρ1,ρ2,ρ3,…,ρn,…\rho_{1}, \rho_{2}, \rho_{3}, \ldots , \rho_{n}, \ldots, распределенными регулярно в смысле II, гл. 4, § 1, lim⁡r→∞ν(r)ln⁡μ(r)\lim_{r \rightarrow \infty } \frac{\nu (r)}{\ln \mu (r)} существует и равен λ\lambda.

?
Примечание.
?

По поводу 59—63 см. также G. Pólya, Math. Ann., т. 88, стр. 177—183, 1923.

Задача 4.60

Для целых функций конечного порядка λ>0\lambda >0 независимо от особых предположений относительно регулярности имеют место неравенства

lim inf⁡r→∞ν(r)ln⁡μ(r)⩽λ⩽lim sup⁡r→∞ν(r)ln⁡μ(r). \liminf _{r \rightarrow \infty } \frac{\nu (r)}{\ln \mu (r)} \leqslant \lambda \leqslant \limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{\nu (r)}{\ln \mu (r)} .
?
Задача 4.61

Пусть λ\lambda, 0<λ<10<\lambda <1, — показатель сходимости последовательности r1,r2,…,rn,…r_{1}, r_{2}, \ldots , r_{n}, \ldots, регулярной в смысле II, гл. 4, § 1. Показать, что для целой функции рода нуль

f(z)=(1+zr1)(1+zr2)…(1+zrn)… f(z)=\left(1+\frac{z}{r_{1}}\right)\left(1+\frac{z}{r_{2}}\right) \ldots \left(1+\frac{z}{r_{n}}\right) \ldots

имеет место предельное соотношение

lim⁡r→∞ln⁡f(reiϑ)N(r)=eiϑλπsin⁡πλ \lim _{r \rightarrow \infty } \frac{\ln f\left(r e^{i \vartheta }\right)}{N(r)}=\frac{e^{i \vartheta \lambda } \pi }{\sin \pi \lambda }

при всяком фиксированном ϑ\vartheta, −π<ϑ<π-\pi <\vartheta <\pi.

?
Задача 4.62

Для целой функции задачи 61 независимо от предположения регулярности распределения последовательности r1,r2,…,rn,…r_{1}, r_{2}, \ldots , r_{n}, \ldots имеет место неравенство

lim sup⁡r→∞N(r)ln⁡M(r)⩾sin⁡πλπ. \limsup _{r \rightarrow \infty } \frac{N(r)}{\ln M(r)} \geqslant \frac{\sin \pi \lambda }{\pi } .
?
Задача 4.63

Для каждой целой функции, последовательность нулей которой обладает конечным показателем сходимости λ\lambda,

lim inf⁡r→∞N(r)ln⁡M(r)⩽λ. \liminf _{r \rightarrow \infty } \frac{N(r)}{\ln M(r)} \leqslant \lambda .
?
Задача 4.64

Пусть f(z)f(z) — целая функция и G(r)\mathfrak {G}(r), соответственно g(r)\mathfrak {g}(r), геометрическое среднее модуля f(z)f(z) на окружности ∣z∣=r\left|z\right|=r, соответственно в круге ∣z∣⩽r\left|z\right| \leqslant r [III 121]. Если модули нулей функции f(z)f(z) распределены регулярно [II, гл. 4, § 1], то тогда

lim⁡r→∞(g(r)G(r))1N(r)=e−1λ+2, \lim _{r \rightarrow \infty }\left(\frac{\mathfrak {g}(r)}{\mathfrak {G}(r)}\right)^{\frac{1}{N(r)}}=e^{-\frac{1}{\lambda +2}},

где λ\lambda означает показатель сходимости последовательности нулей, 0<λ<∞0<\lambda <\infty. Для полиномов интересующий нас предел точно так же существует и равен e−12e^{-\frac{1}{2}}.

?
Задача 4.65

(Продолжение.) Независимо от предположения регулярности распределения нулей имеют место неравенства

lim inf⁡r→∞(g(r)G(r))1N(r)⩽e−1λ+2⩽lim sup⁡r→∞(g(r)G(r))1N(r). \liminf _{r \rightarrow \infty }\left(\frac{\mathfrak {g}(r)}{\mathfrak {G}(r)}\right)^{\frac{1}{N(r)}} \leqslant e^{-\frac{1}{\lambda +2}} \leqslant \limsup _{r \rightarrow \infty }\left(\frac{\mathfrak {g}(r)}{\mathfrak {G}(r)}\right)^{\frac{1}{N(r)}} .
?
Задача 4.66

Пусть f(z)f(z) — целая функция конечного порядка λ\lambda и M(r)\mathfrak {M}(r), соотв. m(r)\mathfrak {m}(r), — арифметическое среднее ∣f(z)∣2\left|f(z)\right|^{2} на окружности ∣z∣=r\left|z\right|=r, соответственно в круге ∣z∣⩽r\left|z\right| \leqslant r. Тогда

lim inf⁡r→∞(m(r)M(r))1ln⁡r=e−λ. \liminf _{r \rightarrow \infty }\left(\frac{\mathfrak {m}(r)}{\mathfrak {M}(r)}\right)^{\frac{1}{\ln r}}=e^{-\lambda } .
?