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复杂振荡和可去集合
J.K.Langley
数学科学学院,诺丁汉大学,大学公园,诺丁汉NG7 2RD,英国
由David J. Hallenbeck提交
在1998年9月1日被承认
假设A是有限级的超越整函数,E是方程的线性无关解的乘积。我们证明了年轮序列的存在以至于如果E在的并集中有相对较少的的零点,那么E在整个平面中都有较少的零点。
1.引言
设A为整函数,,为方程
(1)
的线性无关解,并规范化使得Wronskian行列式满足,Bank-Laine 乘积函数满足在E的每一个零点z处有,且满足关系
(2)
反之,任意整函数E如果满足在E的每一个零点z处有,那么由文献[2]可得:(2)式所定义的函数A是整函数,并且E是方程(1)的线性无关解的乘积。
近年来的这方面的工作主要研究方程解的零点的收敛指数与系数A的增长级的关系,这些定义如下:
, .
注意到
由条件
A是超越整函数,, (3)
可得是一个正整数,在文献已经证明了条件 (3)意味着,并且E是有限级[1]。进一步的结果在和其他之处。
文献[11]中首次关注了集合D在以下意义上是可移除的存在性问题:如果A具有有限级,且E中除D以外的零点具有有限收敛指数,那么是有限的,从而也是。
定理A[11] 设常数,,满足,。设是一个趋近于无穷的正数列,并且对于任意的正整数m满足。设是一个实数列。设D为集合
的并,设A是一个有限级的超越整函数,并且是(1)的相性无关的规范解的乘积,最后假设E的零点在D的补集中有有限收敛指数,那么E有有限级。
因此,如果E有除D以外的相对较少的零点,那么E就在整个平面上有相对较少的零点。在文献[11]中,定理A的一个缺点是,需要联系可去集合D的补集来证明,这是基于文献[18]的部分方法。作为进一步的结果[11,定理3]取消了这种限制,但是需要更强的假设条件,即存在至少一条具有多项式增长的射线,也即. 这里我们证明在定理A中出现的对数矩形可以用环代替,对系数A除了是有限级的超越整函数外没有其它附加条件,由此产生的结论是可去集合有不连续的补集。我们用文献[12]的部分简化的方法比文献[11]的方法更直接。
定理1 假设K、M是正常数满足,A是有限级的超越整函数,是方程(1)的线性无关的规范解的乘积。假设这里存在趋近无穷的正数列使得每个大的正整数m环中E的零点个数
不超过. 则
, (4)
定理2 令K,M,A,E,同定理1的假设,并且假设
(5)
那么E有有限级。
因此,根据定理2的假设, 的并集的补集是上面描述的一个可去集。在定理1、2中的条件A是有限级不是多余的。例如假设H为整函数,在圆上有个普通零点,对于任意的正整数m都没有其他的零点。如文献[16]所选,利用Mittag-Leffler插值,一个整函数g得到满足对于这些中每一个零点都有,那么E就是方程(1)的线性无关的规范解的乘积,并且,虽然E在环上没有零点。
2.证明定理1所需要的引理
引理1 令K,M,A,E,同定理1的假设。并且存在正常量,有下列性质,如果m是一个足够大的正整数,在中存在使得
, (6)
并且使得E在圆盘上没有零点。
证明: 我们用c表示一个与m无关的正常数,c每次出现时不一定相同。我们首先注意到根据[12,p.508],或者利用文献[7]中的Herold的比较定理,方程(1)的规范解
对于大的r满足
, (7)
我们可以选择s满足,使得s对于文献[6,17]中Wiman-Valiron理论来说A是正常的。这意味着如果并且,那么我们有
(8)
并且
, (9)
对于z属于,这里
. (10)
这里是A的中心指标,并且假设s位于一组有限对数的测度之外,可以假设满足
(11)
定义
, . (12)
我们也可以以这样的形式表达(8):
,
对于z属于以至对于z的属于有,因此对于z属于从到z沿着一部分射线和部分环整合,沿着的路径长度为,给与
。
因此
(13)
对于z属于,进一步的,
对于z属于,由于Z是局部单价的,根据文献(12)函数Z在中,至少有一个简单孤立的单一映射到闭合区上,由(11)的
, ,
(14)
给定,当s足够大时,也是大的。
为引理1证明的下一步,我们应用了文献[8,9]的Hille的渐近方法来局部模拟。这个方法发展于文献[12],我们书写为
(15)
对于z属于和Z属于,其中w是方程(1)的一个解。方程(1)转换为
,
. (16)
根据(9),我们有属于。根据文献[12,引理1],方程(16)存在解,满足
,
, (17)
属于。我们写作:在中,对于,
, (18)
对于常数,,,,选择属于使得满足
, , .
然后利用(9),(11),(14),(17)和(18)我们有
, ,
. (19)
进一步的,文献(17)和Wrongskians给出的标准性质
属于。因此等式
和等式(7)和等式(19)给出了
, (20)
利用(14),并且同样的估计也适用于,,。
我们需要对系数,,,进行进一步的估计,为了方便起见,我们称为引理2并证明。下面将完成引理1的证明:
引理2 在每一对中,至少有一项的模最多是。
证明: 假设和的模分别最多有,假设,对于z属于,Z属于,然后我们可以利用(18)和(20)写作:
, , (21)
从(14),(20)和(21)开始,在Y下的图像所覆盖的区域
,
使得中的零点至少有个。由于的每一个零点都是E的零,而是属于的,这与定理1,引理2的假设相矛盾。
我们回到引理1的证明,由于在中最多有个零点,我们可以选定属于和
和
, (22)
使得在区域
中没有零点。设为在中的前像,由于(12)和(13)
在上,满足
,
使得没有零点。在最后一个不等式中我们利用条件(11)
仅供估计。由于
属于。根据(20)和引理2,和的模最多为,和的模最多为。我们不妨假设后者就是这样的。因此,我们有
, , ,
.
进一步的,
使得使用(22)我们有
引理1证明如上。
3.证明定理1和定理2
令K,M,A,E,同定理1的假设,并且和、和引理1中的相同。设映射到单位圆盘保形映射到对数矩形上,并且。令
(23)
定义
, , (24)
通过(2),我们有
(25)
对于中的z,由于A具有有限级,根据(7),我们有
(26)
对于中的z,使用d表示一个与m无关的正常数,在每次出现时不一定相同。使用(6)和(26),我们有
, (27)
由于E在圆盘中没有零点,并且在环中最多有个零点。我们有
, . (28)
在中选定s,使在下圆盘的图像包含弧线,,并且根据定义,。同样,由于F在中最多有个零点,我们可以选定r满足,这样F中没有零点满足。选定R满足,这样F在上就没有零点,并且应用分化的 Poisson-Jensen公式[5,p.22]于中的F,以估计
和,满足。这给了我们
,
如此,使用(27)得到
利用(23),(24),(25),(26)和(28),我们现在有
因此在此利用(6)得到
由此得出如下结论:
,
并且根据的选择,有
, .
由于序列满足我们得到(4)和定理1,如果有额外条件(5)则可以马上知道E具有有限级顺序,并证明了定理2。
参考文献
1. S. Bankand I. Laine, On the oscillation theory of f' Af = 0where A is entire, Trans Amer. Math. Soc. 273(1982), 351-363.
2. S. Bank and I. Laine, On the zeros of meromorphic solutions of second-order linear differential equations, Comment. Math. Helv. 58(1983), 656-677.
3. S. Bank, I. Laine, and J. K. Langley. On the frequency of zeros of solutions of second order linear differential equations, Result Math. 10 (1986), 8-24.
4. S. Bank and J. K. Langley, Oscillation theory for higher order linear differential equations with entire coefficients, Complex Variables 16(1991), 163-175.
5. W. K. Hayman, “Meromorphic Functions,” Clarendon, Oxford. 1964.
6. W. K. Hayman, The local growth of power series: A survey of the Wiman-Valiron method. Canad.
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