О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах

The complex moment problem in the case when the support of the measure lies on the algebraic curves PN = {z є C : z^N-ž^N = 0}, N = 1, 2, 3,..., is studied. For N = 2, 3 the necessary and sufficient conditions of solvability are obtained and all solutions of the problem are described. It is shown ho...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Журнал математической физики, анализа, геометрии
Date:2005
Main Author: Загороднюк, С.М.
Format: Article
Language:Russian
Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2005
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106566
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах / С.М. Загороднюк // Журнал математической физики, анализа, геометрии. — 2005. — Т. 1, № 1. — С. 74-92. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860013767845216256
author Загороднюк, С.М.
author_facet Загороднюк, С.М.
citation_txt О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах / С.М. Загороднюк // Журнал математической физики, анализа, геометрии. — 2005. — Т. 1, № 1. — С. 74-92. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Журнал математической физики, анализа, геометрии
description The complex moment problem in the case when the support of the measure lies on the algebraic curves PN = {z є C : z^N-ž^N = 0}, N = 1, 2, 3,..., is studied. For N = 2, 3 the necessary and sufficient conditions of solvability are obtained and all solutions of the problem are described. It is shown how this problem for arbitrary N is connected with the Hamburger moment problem with parameters. Изучается комплексная проблема моментов в том случае, когда но- ситель меры сосредоточен на алгебраических кривых PN = {z є C : z^N-ž^N = 0},, N=1, 2, 3... . Для N = 2, 3 получены необходимые и достаточные условия разрешимости и описаны все решения задачи. Показано, как данная задача для произвольного N связывается с проблемой моментов Гамбургера с параметрами.
first_indexed 2025-12-07T16:43:23Z
format Article
fulltext Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè 2005, ò. 1, � 1, c. 74�92 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê Ìåõàíèêî-ìàòåìàòè÷åñêèé ôàêóëüòåò Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. Â.Í. Êàðàçèíà ïë. Ñâîáîäû, 4, Õàðüêîâ, 61077, Óêðàèíà E-mail:Sergey.M.Zagorodnyuk@univer.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 19 àïðåëÿ 2004 ã. Èçó÷àåòñÿ êîìïëåêñíàÿ ïðîáëåìà ìîìåíòîâ â òîì ñëó÷àå, êîãäà íî- ñèòåëü ìåðû ñîñðåäîòî÷åí íà àëãåáðàè÷åñêèõ êðèâûõ PN = fz 2 C : zN � zN = 0g, N = 1; 2; 3; : : : . Äëÿ N = 2; 3 ïîëó÷åíû íåîáõîäèìûå è äîñòàòî÷íûå óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñòè è îïèñàíû âñå ðåøåíèÿ çàäà÷è. Ïîêàçàíî, êàê äàííàÿ çàäà÷à äëÿ ïðîèçâîëüíîãî N ñâÿçûâàåòñÿ ñ ïðî- áëåìîé ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà ñ ïàðàìåòðàìè. Âèâ÷à¹òüñÿ êîìïëåêñíà ïðîáëåìà ìîìåíòiâ ó òîìó âèïàäêó, êîëè íî- ñié ìiðè ðîçòàøîâàíèé íà àëãåáðà¨÷íèõ êðèâèõ PN = fz 2 C : zN �zN = 0g, N = 1; 2; 3; : : : . Äëÿ N = 2; 3 îäåðæàíî íåîáõiäíi òà äîñòàòíi óìîâè ðîçâ'ÿçíîñòi òà îïèñàíî âñi ðîçâ'ÿçêè çàäà÷i. Ïîêàçàíî, ÿê äàíà çàäà- ÷à äëÿ äîâiëüíîãî N ïîâ'ÿçó¹òüñÿ ç ïðîáëåìîþ ìîìåíòiâ Ãàìáóðãåðà ç ïàðàìåòðàìè. Êàê èçâåñòíî, êîìïëåêñíàÿ ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (ñì. [1, 2]) ñîñòîèò â íà- õîæäåíèè ïîçèòèâíîé, áîðåëåâñêîé ìåðû � â êîìïëåêñíîé ïëîñêîñòè òàêîé, ÷òî Z C z m z n �(dz) = cm;n; m; n 2 Z+; (1) ãäå fcm;ng1n;m=0 � çàäàííàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîìïëåêñíûõ ÷èñåë. Äëÿ äàííîé çàäà÷è, â ÷àñòíîñòè, áûëè óñòàíîâëåíû óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñ- òè [1, Satz 7, S. 28], [2, Th. 11, p. 447�448]. Òàêæå èçó÷àëàñü çàäà÷à (1) â òîì ñëó÷àå, êîãäà íîñèòåëü ìåðû ñîñðåäîòî÷åí íà àëãåáðàè÷åñêèõ êðèâûõ âèäà L(p) = fz 2 C : p(z; z) = 0g, ãäå p � ìíîãî÷ëåí äâóõ ïåðåìåííûõ. Ïîëó÷åíû óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñòè [2, Th. 52, p. 482] â ñëó÷àå, åñëè p(0; 0) 6= 0, è â îáùåì ñëó÷àå [2, Prop. 51, p. 481�482]. Êðîìå òîãî, ïîëó÷åíû óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñòè Mathematics Subject Classi�cation 2000: 44A60. c Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê, 2005 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ â ñëó÷àå, êîãäà ìíîãî÷ëåí p(z; z) èìååò äîìèíèðóþùèé êîýôôèöèåíò (ò.å. êî- ýôôèöèåíò ïðè ÷ëåíå ñ ìàêñèìàëüíîé ñòåïåíüþ, ïî ìîäóëþ ïðåâîñõîäÿùèé ñóììó ìîäóëåé âñåõ äðóãèõ êîýôôèöèåíòîâ ïðè ÷ëåíàõ ñ ìàêñèìàëüíîé ñòå- ïåíüþ) [3, Th. 4, p. 35]. Çàìåòèì òàêæå, ÷òî èç ðåçóëüòàòà [4, Th. 5.4, p. 142] è ñâÿçè äâóìåðíîé âåùåñòâåííîé è êîìïëåêñíîé ïðîáëåì ìîìåíòîâ (ñì. [2, Prop. 57, p. 486]) ìîæíî ëåãêî ïîëó÷èòü óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñòè çàäà÷è (1) íà L(p), ãäå p � ìíîãî÷ëåí íå âûøå âòîðîé ñòåïåíè. Çàìåòèì, îäíàêî, ïðè ýòîì, ÷òî ïðîöåäóðà ïðîâåðêè óñëîâèé [2, Prop. 51], êàê è [1, Satz 7], [2, Th. 11], íåÿñíà. Îïèñàíèå âñåõ ðåøåíèé äëÿ óïîìÿíóòûõ çàäà÷ òàêæå íå ïðîâîäèëîñü. Ìû èçó÷àåì çàäà÷ó (1) â òîì ñëó÷àå, êîãäà íîñèòåëü ìåðû ëåæèò íà êðè- âûõ PN = fz 2 C : zN � z N = 0g, ãäå N = 1; 2; 3; : : : . Äëÿ N = 2; 3 ïîëó÷åíû íåîáõîäèìûå è äîñòàòî÷íûå óñëîâèÿ ðàçðåøèìîñòè è îïèñàíû âñå ðåøåíèÿ çàäà÷è. Äëÿ ïðîèçâîëüíîãî N çàäà÷à ñâÿçàíà ñ íåêîòîðûìè ïðîáëåìàìè ìî- ìåíòîâ Ãàìáóðãåðà ñ ïàðàìåòðàìè. 1. Ðàññìîòðèì ñëåäóþùóþ çàäà÷ó: íàéòè íåóáûâàþùóþ ôóíêöèþ �(�), � 2 R [ T , T = (�i1; i1), (�(�2) � �(�1), �2 i � �1 i , åñëè �1; �2 2 T ), �(0) = 0, òàêóþ, ÷òî Z R[T � m � n d�(�) = sm;n; m; n 2 Z+; (2) ãäå fsm;ng1n;m=0 � çàäàííàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîìïëåêñíûõ ÷èñåë. Çäåñü èíòåãðàë ïîíèìàåòñÿ êàê ñóììà èíòåãðàëîâ ïî âåùåñòâåííîé è ìíèìîé îñÿì. Åñëè çàäà÷à (2) ðàçðåøèìà äëÿ íåêîòîðîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè fsm;ng1n;m=0, òî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü fsm;ng1n;m=0 íàçûâàåì ìîìåíòíîé.  ñëó÷àå ðàçðåøè- ìîñòè çàäà÷è (2), èç ñòðóêòóðû íîñèòåëÿ ìåðû çàêëþ÷àåì, ÷òî sm;2k = sm+2k;0; sm;2k+1 = sm+2k;1; m; k 2 Z+: (3) Äàëåå, Z R[T � k d�(�) = sk;0; Z R[T � k �d�(�) = sk;1; k 2 Z+: (4) Ñ äðóãîé ñòîðîíû, åñëè äëÿ êîìïëåêñíûõ ÷èñåë fsk;0; sk;1g1k=0 íàéäåòñÿ íåóáûâàþùàÿ ôóíêöèÿ �(�) òàêàÿ, ÷òî âûïîëíåíî (4) è âûïîëíåíî (3), òî fsm;ng1n;m=0 � ìîìåíòíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü. Èç (4) çàêëþ÷àåì, ÷òîZ R � k d�(�) + Z T � k d�(�) = sk;0; Z R � k+1 d�(�) � Z T � k+1 d�(�) = sk;1; k 2 Z+; Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 75 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê îòêóäàZ R � k d�(�) = 1 2 (sk;0 + sk�1;1); Z T � k d�(�) = 1 2 (sk;0 � sk�1;1); k 2 N; Z R d�(�) + Z T d�(�) = s0;0: Îáîçíà÷èì A = Z R d�(�): Òîãäà Z R � k d�(�) = 1 2 (sk;0 + sk�1;1); k 2 N; Z R d�(�) = A; (5) Z R y k d�(yi) = 1 2ik (sk;0 � sk�1;1); k 2 N; Z R d�(yi) = s0;0 �A: (6) Ñîãëàñíî èçâåñòíîìó êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãå- ðà (ñì. [5, ñ. 52]), âûïîëíåíèå (5),(6) äëÿ íåêîòîðûõ íåóáûâàþùèõ ôóíêöèé �(�); �(iy) ýêâèâàëåíòíî âûïîëíåíèþ íåðàâåíñòâ: �n := 0 BBB@ A ŝ1 ŝ2 : : : ŝn ŝ1 ŝ2 ŝ3 : : : ŝn+1 ... ... ... . . . ... ŝn ŝn+1 ŝn+2 : : : ŝ2n 1 CCCA � 0; n 2 N; (7) ~�n := 0 BBB@ s0;0 �A ~s1 ~s2 : : : ~sn ~s1 ~s2 ~s3 : : : ~sn+1 ... ... ... . . . ... ~sn ~sn+1 ~sn+2 : : : ~s2n 1 CCCA � 0; n 2 N; (8) ŝk; ~sk 2 R; k 2 N; ãäå ŝk = 1 2 (sk;0 + sk�1;1); ~sk = 1 2ik (sk;0 � sk�1;1); k 2 N. Ïîñêîëüêó íåîòðèöàòåëüíîñòü ìàòðèöû ýêâèâàëåíòíà íåîòðèöàòåëüíîñòè âñåõ åå ãëàâíûõ ìèíîðîâ [6, òåîð. 4, ñ. 278], íåðàâåíñòâà (7), (8) ðàâíîñèëüíû ñëåäóþùèì íåðàâåíñòâàì äëÿ ãëàâíûõ ìèíîðîâ ìàòðèö �n, ~�n: �n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � � 0; ~�n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � � 0; 2 � i2 < i3 < : : : < ip � n+ 1; p = 1; 2; : : : ; n; n 2 N; (9) 76 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ (çäåñü ïðè p = 1 ïîäðàçóìåâàåòñÿ �n � 1 1 � è ~�n � 1 1 � ); �n � i1 i2 : : : ip i1 i2 : : : ip � � 0; ~�n � i1 i2 : : : ip i1 i2 : : : ip � � 0; 2 � i1 < i2 < : : : < ip � n+ 1; p = 1; 2; : : : ; n; n 2 N: (10) Çàìåòèì, ÷òî ìèíîðû â (10) íå çàâèñÿò îò ÷èñëà A. Ðàñêðûâàÿ îïðåäåëèòåëè â (9) ïî ïåðâîé ñòðîêå, ïîëó÷àåì �n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � = Acn(i2; i3; : : : ; ip) + dn(i2; i3; : : : ; ip) � 0; ~�n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � = (s0;0 �A)~cn(i2; i3; : : : ; ip) + ~dn(i2; i3; : : : ; ip) � 0; n = 1; 2; 3; : : : ; (11) ãäå cn = �n � i2 i3 : : : ip i2 i3 : : : ip � , ~cn = ~�n � i2 i3 : : : ip i2 i3 : : : ip � , dn = �0n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � , ~dn = ~�0n � 1 i2 i3 : : : ip 1 i2 i3 : : : ip � , �0n; ~�0n � ìàòðèöû, ïîëó÷àåìûå èç �n, ~�n çàìåíîé ÷èñëà A íóëåì, ïðè p 6= 1, à ïðè p = 1 ïîëîæåíî cn = ~cn = 1, dn = ~dn = 0. Îáîçíà÷èì A1 = lim n!1 max 2 � i2 < i3 < : : : < ip � n+ 1; p = 1; 2; : : : ; n : cn 6= 0 � �dn(i2; i3; : : : ; ip) cn(i2; i3; : : : ; ip) � ; A2 = lim n!1 min 2 � i2 < i3 < : : : < ip � n+ 1; p = 1; 2; : : : ; n : ~cn 6= 0 s0;0 + ~dn(i2; i3; : : : ; ip) ~cn(i2; i3; : : : ; ip) ! ; (12) ãäå ïðè p = 1 âåëè÷èíû cn, ~cn, dn, ~dn âû÷èñëÿþòñÿ, êàê â (11). Èç (11) çàêëþ÷àåì, ÷òî A1 � A2. Òåîðåìà 1. Ïóñòü çàäàíà ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (2) ñ íåêîòîðûì íàáîðîì êîìïëåêñíûõ ÷èñåë fsm;ng1n;m=0. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðîáëåìà ìîìåíòîâ èìåëà ðåøåíèå, íåîáõîäèìî è äîñòàòî÷íî, ÷òîáû âûïîëíÿëèñü óñëîâèÿ: 1) sm;2k = sm+2k;0; sm;2k+1 = sm+2k;1; m; k 2 Z+; 2) ŝk := 1 2 (sk;0 + sk�1;1) 2 R; ~sk := 1 2ik (sk;0 � sk�1;1) 2 R; k 2 N; 3) A1 � A2, ãäå A1; A2 îïðåäåëåíû, êàê â (12); Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 77 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê 4) âûïîëíåíû ñîîòíîøåíèÿ (10); 5) dn(i2; i3; : : : ; ip) � 0, åñëè cn(i2; i3; : : : ; ip) = 0, 2 � i2 < i3 < : : : < ip � n+ 1; p = 2; 3; : : : ; n ; n = 1; 2; 3; : : : ; 6) ~dn(i2; i3; : : : ; ip) � 0, åñëè ~cn(i2; i3; : : : ; ip) = 0, 2 � i2 < i3 < : : : < ip � n+ 1; p = 2; 3; : : : ; n ; n = 1; 2; 3; : : : . Òîãäà íàáîð ôóíêöèé f�A(�); � 2 R [ T : �A(�) = ~�A(�); � 2 R; �A(yi) = ~�A(yi); y 2 R; ãäå ~�A(�); � 2 R; è ~�A(yi); y 2 R; � âñåâîçìîæíûå ðåøåíèÿ ðàçðåøèìûõ ïðîáëåì ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà (5) è (6), ñîîòâåòñòâåííî, íîð- ìèðîâàííûå óñëîâèåì �(0) = 0; A 2 [A1; A2]g, åñëè èìåþò ìåñòî 1)�6), äàåò âñå ðåøåíèÿ çàäà÷è (2). Ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (2) áóäåò îïðåäåëåííîé òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà A1 = A2 = a 2 R è ïðîáëåìû ìîìåíòîâ (5) è (6) îïðåäåëåíû äëÿ A = a. Ä î ê à ç à ò å ë ü ñ ò â î. Íåîáõîäèìîñòü óñëîâèé 1)�4) ïîêàçàíà ïåðåä ôîðìóëèðîâêîé òåîðåìû. Íåîáõîäèìîñòü óñëîâèé 5), 6) ñëåäóåò èç (11). Îáðàòíî, ïóñòü âûïîëíåíû óñëîâèÿ 1)�6).  ýòîì ñëó÷àå ñóùåñòâóåò A 2 [A1; A2], äëÿ êîòîðîãî âûïîëíåíû óñëîâèÿ (11) ïðè cn 6= 0, ~cn 6= 0. Ó÷èòûâàÿ 5),6), çàêëþ÷àåì, ÷òî (11) âûïîëíåíî. Ó÷èòûâàÿ 4), çàêëþ÷àåì, ÷òî óñëîâèÿ (9),(10) âûïîëíåíû. Òîãäà âûïîëíÿþòñÿ (7), (8). Ïðè ýòîì ýëåìåíòû ìàòðèö â (7),(8) âåùåñòâåííû, êàê ñëåäóåò èç óñëîâèÿ 2). Çíà÷èò, çàäà÷è (5),(6) èìåþò ðåøåíèÿ �(�), �(yi). Ôóíêöèè ~�A(�), îïðåäåëÿåìûå, êàê â óñëîâèè òåîðåìû, áóäóò ðåøåíèÿìè (4), à çíà÷èò, â ñèëó 1) è (2). Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê áûëî ïîêàçàíî ïåðåä òåîðåìîé, ëþáîå ðåøåíèå çàäà÷è (2) ÿâëÿåòñÿ ðåøåíèåì çàäà÷ (5), (6) ñ íåêîòîðûì A 2 [A1; A2]. Óòâåðæäåíèå îá îïðåäåëåííîñòè î÷åâèäíî. Òåîðåìà äîêàçàíà.  ïðåäûäóùåé òåîðåìå äëÿ êðàòêîñòè ìû íå âûïèñûâàåì èçâåñòíûõ ôîð- ìóë äëÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî ïðåäñòàâëåíèÿ âñåõ ðåøåíèé ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà â íåâûðîæäåííîì ñëó÷àå è ðåøåíèÿ â âûðîæäåííîì ñëó÷àå (ñì. [7, 8]). 2. Ïåðåéäåì ê ðàññìîòðåíèþ áîëåå îáùåé çàäà÷è: íàéòè ôóíêöèþ �(�), � 2 PN , PN = f� 2 C : � N 2 Rg, N = 1; 2; 3; : : : ; íåóáûâàþùóþ íà êàæäîì ðàäèàëüíîì ëó÷å â PN (îò íóëÿ ê áåñêîíå÷íîñòè), �(0) = 0, òàêóþ, ÷òîZ PN � m � n d�(�) = sm;n; m; n 2 Z+; (13) ãäå fsm;ng1n;m=0 � çàäàííàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîìïëåêñíûõ ÷èñåë. Çäåñü èíòåãðàë ïîíèìàåòñÿ êàê ñóììà èíòåãðàëîâ ïî âñåì ðàäèàëüíûì ëó÷àì, âõî- äÿùèì â PN . Ëåãêî âèäåòü, ÷òî PN = [N�1 k=0 fxuk; x 2 Rg; 78 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ åñëè N � íå÷åòíî, PN = [ N 2 �1 k=0 fxuk; x 2 Rg [ fxuk"; x 2 Rg; åñëè N � ÷åòíî, ãäå u = cos 2� N + i sin 2� N ; " = cos � N + i sin � N . Ðàññìîòðèì ñëó÷àé íå÷åòíîãî N . Îáîçíà÷èì �k = fxuk; x 2 Rg, k = 0; 1; : : : ; N � 1. Ïóñòü çàäà÷à (13) èìååò ðåøåíèå �(�). Òîãäà N�1X k=0 Z �k � m d�(�) = sm;0; N�1X k=0 Z �k � m �d�(�) = sm;1; : : : : : : : : : N�1X k=0 Z �k � m � N�1 d�(�) = sm;N�1; m 2 Z+; (14) sm;kN+l = Z PN � m � kN+l d�(�) = Z PN � m+kN � l d�(�) = sm+kN;l; m; k 2 Z+; l = 0; 1; : : : ; N � 1; sm;kN+l = sm+kN;l; m; k 2 Z+; l = 0; 1; : : : ; N � 1: (15)  èíòåãðàëàõ ïî �k ñäåëàåì çàìåíó � = xu k: N�1X k=0 u km Z R x m d~�(xuk) = sm;0; N�1X k=0 u km u k Z R x m+1 d~�(xuk) = sm;1; N�1X k=0 u km u 2k Z R x m+2 d~�(xuk) = sm;2; : : : : : : : : : : : : : : : : : : N�1X k=0 u km u (N�1)k Z R x m+N�1 d~�(xuk) = sm;N�1; m 2 Z+; (16) Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 79 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê ãäå ~�(xuk) = � �(xuk); x � 0 ��(xuk); x < 0 . Äàëåå, ìû ìîæåì âûïèñàòü ðàâåíñòâà: N�1X k=0 u kl Z R x l d~�(xuk) = sl;0; N�1X k=0 u k(l�1) u k Z R x l d~�(xuk) = sl�1;1; N�1X k=0 u k(l�2) u 2k Z R x l d~�(xuk) = sl�2;2; : : : : : : : : : : : : : : : N�1X k=0 u k(l�N+1) u (N�1)k Z R x l d~�(xuk) = sl�N+1;N�1; l 2 Z+; (17) ãäå ðàâåíñòâà, â êîòîðûõ âñòðå÷àåòñÿ sm;n ñ îòðèöàòåëüíûì m, ÿâëÿþòñÿ îïðåäåëåíèÿìè äëÿ sm;n. Ñèñòåìà óðàâíåíèé (17) ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìîé N ëèíåéíûõ óðàâíåíèé îòíî- ñèòåëüíî R R x l d~�(xuk); k = 0; 1; : : : ; N � 1. Îáîçíà÷èì ìàòðèöó ýòîé ñèñòåìû Dl, è ïóñòü �l = detDl. Òîãäà Dl = 0 BBBBB@ 1 u l u 2l : : : u (N�1)l 1 u l�2 u 2(l�2) : : : u (N�1)(l�2) 1 u l�4 u 2(l�4) : : : u (N�1)(l�4) ... ... ... . . . ... 1 u l�2(N�1) u 2(l�2(N�1)) : : : u (N�1)(l�2(N�1)) 1 CCCCCA ; (18) ãäå ìû ó÷ëè, ÷òî uu = 1. Âûíîñÿ èç k-ãî ñòîëáöà îïðåäåëèòåëÿ ýòîé ìàòðèöû u (k�1)l ; k = 1; 2; : : : ; N , èìååì �l = u l u 2l : : : u (N�1)l ����������� 1 1 1 : : : 1 1 u �2 u �4 : : : u �2(N�1) 1 u �4 u �8 : : : u �4(N�1) ... ... ... . . . ... 1 u �2(N�1) u �4(N�1) : : : u �2(N�1)(N�1) ����������� :  ñòðîêàõ îïðåäåëèòåëÿ �l ñòîÿò ñòåïåíè ÷èñåë 1; u�2; u�4; : : : ; u�2(N�1). Çà- ìåòèì, ÷òî u�2 = u N u �2 = u N�2. Íî ÷èñëà N�2 èN ïðè N íå÷åòíîì âçàèìíî ïðîñòû.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå èõ ðàçíîñòü áûëà áû êðàòíà íå÷åòíîìó ÷èñëó, 80 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ áîëüøåìó åäèíèöû. Çíà÷èò, u�2 � ïåðâîîáðàçíûé êîðåíü èç åäèíèöû ñòåïåíè N è ÷èñëà 1; u�2; u�4; : : : ; u�2(N�1) ðàçëè÷íû. Ñëåäîâàòåëüíî, îïðåäåëèòåëü Âàíäåðìîíäà �l 6= 0, l 2 Z+. Îáîçíà÷èì 0 BBB@ ŝl;0 ŝl;1 ... ŝl;N�1 1 CCCA = D �1 l 0 BBB@ sl;0 sl�1;1 ... sl�N+1;N�1 1 CCCA ; l 2 Z+: (19) Òîãäà Z R x l d~�(x) = ŝl;0; Z R x l d~�(xu) = ŝl;1; : : : : : : : : :Z R x l d~�(xuN�1) = ŝl;N�1; l 2 Z+: (20) Òåîðåìà 2. Ïóñòü çàäàíà ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (13), ãäå N � íå÷åòíî, ñ íåêîòîðûì íàáîðîì êîìïëåêñíûõ ÷èñåë fsm;ng1n;m=0. Äëÿ òîãî ÷òîáû îíà èìåëà ðåøåíèå, íåîáõîäèìî è äîñòàòî÷íî, ÷òîáû âûïîëíÿëîñü (15) è ñó- ùåñòâîâàëè ÷èñëà s�1;1; s�2;2, s�1;2; : : : ; s�N+1;N�1, s�N+2;N�1; : : : ; s�1;N�1 2 C òàêèå, ÷òî ŝl;0; ŝl;1; : : : ; ŝl;N�1 2 R; l 2 Z+; (21) è (ŝn+m;k) M n;m=0 � 0; M 2 Z+; k = 0; 1; : : : ; N � 1; (22) çäåñü ŝl;k èç (19), ãäå Dl � ìàòðèöà èç (18). Ä î ê à ç à ò å ë ü ñ ò â î. Ïóñòü ïðîáëåìà ìîìåíòîâ èìååò ðåøåíèå �(�).  ýòîì ñëó÷àå, êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå, âûïîëíåíî (20), è çíà÷èò, ñîãëàñíî êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà, (21), (22). Íàîáîðîò, åñëè âûïîëíåíî (21), (22), òî ñîãëàñíî êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà ñóùåñòâóåò ~�(�); � 2 PN , òàêàÿ, ÷òî âûïîë- íÿåòñÿ (20), è çíà÷èò, (14). Ó÷èòûâàÿ (15), çàêëþ÷àåì, ÷òî âûïîëíåíî (13). Òåîðåìà äîêàçàíà. Çàìåòèì, ÷òî íåîòðèöàòåëüíîñòü ìàòðèö â (22) ýêâèâàëåíòíà íåîòðèöà- òåëüíîñòè âñåõ ãëàâíûõ ìèíîðîâ ýòèõ ìàòðèö, ÷òî ïðèâîäèò ê ñèñòå- ìå íåðàâåíñòâ äëÿ íàõîæäåíèÿ íåèçâåñòíûõ s�1;1; s�2;2; s�1;2; : : : ; s�N+1;N�1, Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 81 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê s�N+2;N�1; : : : ; s�1;N�1 2 C . Åñòåñòâåííûì äåéñòâèåì çäåñü ïðåäñòàâëÿåòñÿ íàõîæäåíèå ïðè êàæäîì M 2 Z+ ðåøåíèÿ (21) è ñèñòåìû íåðàâåíñòâ, ñî- îòâåòñòâóþùåé (22), è çàòåì íàõîæäåíèå ïåðåñå÷åíèÿ ìíîæåñòâ ðåøåíèé ïî âñåì M = 0; 1; 2; : : : . Îäíàêî äàæå äëÿ íåáîëüøèõ íîìåðîâ N ðåøåíèå ñèñ- òåìû (21) è íåðàâåíñòâ, ñîîòâåòñòâóþùèõ (22), íåïðîñòî. Ìû áóäåì èçó÷àòü çäåñü ñëó÷àé N = 3. Ïóñòü çàäà÷à (13) ñ N = 3 èìååò ðåøåíèå �(�). Òîãäà â âûøåïðèâåäåííûõ ðàññóæäåíèÿõ (ñ (14) äî (20)) èìååì u �2 = u = �1 2 + i p 3 2 , Dl = 0 @ 1 u l u 2l 1 u l�2 u 2(l�2) 1 u l�4 u 2(l�4) 1 A = 0 @ 1 1 1 1 u �2 u �4 1 u �4 u �8 1 A 0 @ 1 0 0 0 u l 0 0 0 u 2l 1 A : Ïîñêîëüêó 0 @ 1 1 1 1 u �2 u �4 1 u �4 u �8 1 A �1 = 1 3 0 @ 1 1 1 1 u 2 u 1 u u 2 1 A, òî D �1 l = 1 3 0 @ 1 0 0 0 u �l 0 0 0 u �2l 1 A 0 @ 1 1 1 1 u 2 u 1 u u 2 1 A ; l 2 Z+: (23) Çàìåòèì, ÷òî ŝl;k; k = 0; 1; 2, ëèøü ïðè l = 0; 1 ìîãóò çàâèñåòü îò ÷èñåë si;j ñ îòðèöàòåëüíûì i. Èìåííî, ñïðàâåäëèâû ðàâåíñòâà: ŝ0;0 = 1 3 (s0;0 + s�1;1 + s�2;2); ŝ0;1 = 1 3 (s0;0 + u 2 s�1;1 + us�2;2); ŝ0;2 = 1 3 (s0;0 + us�1;1 + u 2 s�2;2); ŝ1;0 = 1 3 (s1;0 + s0;1 + s�1;2); ŝ1;1 = 1 3 (u2s1;0 + us0;1 + s�1;2); ŝ1;2 = 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1 + s�1;2); (24) ÷òî ñëåäóåò èç (19), (23). Ïîñêîëüêó ŝi;j 2 R, s0;0 = R PN d�(�) � 0, s1;0 = R PN �d�(�) = s0;1, òî èç ïîñëåäíèõ ðàâåíñòâ çàêëþ÷àåì, ÷òî s�1;1 + s�2;2; u 2 s�1;1 + us�2;2; us�1;1 + u 2 s�2;2; s�1;2 2 R: 82 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ Ñëåäîâàòåëüíî, ïðèðàâíèâàÿ ìíèìóþ ÷àñòü ïîñëåäíèõ âûðàæåíèé ê íóëþ, çàêëþ÷àåì s�2;2 = s�1;1; s�1;2 2 R: (25) Ïîñêîëüêó ïðîáëåìû ìîìåíòîâ â (20) ðàçðåøèìû, òî âûïîëíåíî: ����������� 1 3 (s0;0 + s �1;1 + s �2;2) 1 3 (s1;0 + s0;1 + s �1;2) ŝ2;0 ŝ3;0 : : : ŝn;0 1 3 (s1;0 + s0;1 + s �1;2) ŝ2;0 ŝ3;0 ŝ4;0 : : : ŝn+1;0 ŝ2;0 ŝ3;0 ŝ4;0 ŝ5;0 : : : ŝn+2;0 ... ... ... ... . . . ... ŝn;0 ŝn+1;0 ŝn+2;0 ŝn+3;0 : : : ŝ2n;0 ����������� � 0; (26) ����������� 1 3 (s0;0 + u 2 s �1;1 + us �2;2) 1 3 (u2s1;0 + us0;1 + s �1;2) ŝ2;1 ŝ3;1 : : : ŝn;1 1 3 (u2s1;0 + us0;1 + s �1;2) ŝ2;1 ŝ3;1 ŝ4;1 : : : ŝn+1;1 ŝ2;1 ŝ3;1 ŝ4;1 ŝ5;1 : : : ŝn+2;1 ... ... ... ... . . . ... ŝn;1 ŝn+1;1 ŝn+2;1 ŝn+3;1 : : : ŝ2n;1 ����������� � 0; (27)����������� 1 3 (s0;0 + us �1;1 + u 2 s �2;2) 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1 + s �1;2) ŝ2;2 ŝ3;2 : : : ŝn;2 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1 + s �1;2) ŝ2;2 ŝ3;2 ŝ4;2 : : : ŝn+1;2 ŝ2;2 ŝ3;2 ŝ4;2 ŝ5;2 : : : ŝn+2;2 ... ... ... ... . . . ... ŝn;2 ŝn+1;2 ŝn+2;2 ŝn+3;2 : : : ŝ2n;2 ����������� � 0; (28) n 2 N; s0;0 + s�1;1 + s�2;2 � 0; s0;0 + u 2 s�1;1 + us�2;2 � 0; s0;0 + us�1;1 + u 2 s�2;2 � 0: (29) Ââåäåì ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: �2;n;i = 0 BBB@ ŝ2;i ŝ3;i : : : ŝn+1;i ŝ3;i ŝ4;i : : : ŝn+2;i ... ... . . . ... ŝn+1;i ŝn+2;i : : : ŝ2n;i 1 CCCA ; Aj;2;n;i � ìàòðèöà, ïîëó÷àåìàÿ èç �2;n;i âû÷åðêèâàíèåì 1-é ñòðîêè è j-ãî ñòîëáöà, Bl;n;i � ìàòðèöà, ïîëó÷àåìàÿ èç ïðÿìîóãîëüíîé ìàòðèöû0 BBBBB@ 0 ŝ2;i ŝ3;i : : : ŝn+1;i ŝ2;i ŝ3;i ŝ4;i : : : ŝn+2;i ŝ3;i ŝ4;i ŝ5;i : : : ŝn+3;i ... ... ... . . . ... ŝn;i ŝn+1;i ŝn+2;i : : : ŝ2n;i 1 CCCCCA Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 83 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê âû÷åðêèâàíèåì l-ãî ñòîëáöà, l = 1; 2; : : : ; n+ 1; i = 0; 1; 2; n 2 N. Îáîçíà÷èì òàêæå dj;n;i = detAj;2;n;i; cn;i = det �2;n;i; bl;n;i = detBl;n;i; j = 1; 2; : : : ; n; l = 1; 2; : : : ; n+ 1; i = 0; 1; 2; n 2 N: (30) Òîãäà óñëîâèÿ (26)�(28) âëåêóò ñëåäóþùèå óñëîâèÿ: 1 3 (s0;0 + s�1;1 + s�2;2)cn;0 � 1 3 (s1;0 + s0;1 + s�1;2)( 1 3 (s1;0 + s0;1 + s�1;2)d1;n;0 +b2;n;0) + nX i=2 ŝi;0( 1 3 (s1;0 + s0;1 + s�1;2)di;n;0 + bi+1;n;0) � 0; (31) 1 3 (s0;0+ u 2 s�1;1+us�2;2)cn;1� 1 3 (u2s1;0+ us0;1+ s�1;2)( 1 3 (u2s1;0+ us0;1+ s�1;2) �d1;n;1 + b2;n;1) + nX i=2 ŝi;1( 1 3 (u2s1;0 + us0;1 + s�1;2)di;n;1 + bi+1;n;1) � 0; (32) 1 3 (s0;0+ us�1;1+ u 2 s�2;2)cn;2� 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1+ s�1;2)( 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1+ s�1;2) �d1;n;2+b2;n;2)+ nX i=2 ŝi;2( 1 3 (us1;0+u 2 s0;1+s�1;2)di;n;2+bi+1;n;2) � 0; n 2 N: (33) Èç (25) ñëåäóåò, ÷òî u 2 s�1;1 + us�2;2 = �Re s�1;1 + p 3Im s�1;1; us�1;1 + u 2 s�2;2 = �Re s�1;1 � p 3Im s�1;1: (34) ×òîáû íå ðàññìàòðèâàòü ãëàâíûå ìèíîðû, îòëè÷íûå îò óãëîâûõ, áóäåì ñ÷è- òàòü òåïåðü, ÷òî ôóíêöèÿ �(�) èìååò áåñêîíå÷íîå ÷èñëî òî÷åê ðîñòà íà êàæ- äîé ïðÿìîé â P3. Òîãäà â (26)�(29), à çíà÷èò, è â (31)�(33) èìååò ìåñòî ñòðîãîå íåðàâåíñòâî. Êðîìå òîãî, cn;i > 0; d1;n;i > 0; n 2 N; i = 0; 1; 2; s0;0 = Z P3 d�(�) > 0: Ðàçäåëèâ (31)�(33) íà 1 3 cn;i, i = 0; 1; 2; ñîîòâåòñòâåííî, è ó÷èòûâàÿ (34), çàïè- ñûâàåì s0;0 + 2Re s�1;1 � 1 cn;0 (s1;0 + s0;1 + s�1;2)( 1 3 (s1;0 + s0;1 + s�1;2)d1;n;0 84 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ +b2;n;0) + 1 cn;0 nX i=2 ŝi;0((s1;0 + s0;1 + s�1;2)di;n;0 + 3bi+1;n;0) > 0; (35) s0;0 �Re s�1;1 + p 3Im s�1;1 � 1 cn;1 (u2s1;0 + us0;1 + s�1;2)( 1 3 (u2s1;0 + us0;1 +s�1;2)d1;n;1 + b2;n;1) + 1 cn;1 nX i=2 ŝi;1((u 2 s1;0 + us0;1 + s�1;2)di;n;1 + 3bi+1;n;1) > 0; (36) s0;0 �Re s�1;1 � p 3Im s�1;1 � 1 cn;2 (us1;0 + u 2 s0;1 + s�1;2)( 1 3 (us1;0 + u 2 s0;1 +s�1;2)d1;n;2 + b2;n;2) + 1 cn;2 nX i=2 ŝi;2((us1;0 + u 2 s0;1 + s�1;2)di;n;2 + 3bi+1;n;2) > 0; n 2 N: (37) Çàìåòèì, ÷òî "ñâîáîäíûå ÷ëåíû"â (31)�(33), ò.å. ñóììà ñëàãàåìûõ, íå çàâè- ñÿùèõ îò s�1;1, s�2;2, s�1;2, ðàâíû îïðåäåëèòåëÿì â (26)�(28), åñëè ïîëîæèòü â íèõ s�1;1 = s�2;2 = s�1;2 = 0, à çíà÷èò, îíè âåùåñòâåííû. Òàêèì îáðàçîì, "ñâîáîäíûå ÷ëåíû"â (35)�(37) òîæå âåùåñòâåííû. Äàëåå, ïåðåïèøåì (35)�(37) â ñëåäóþùåì âèäå: 2Re s�1;1 � d1;n;0 cn;0 s 2 �1;2 + e0s�1;2 + f0 > 0; (38) �Re s�1;1 + p 3Im s�1;1 � d1;n;1 cn;1 s 2 �1;2 + e1s�1;2 + f1 > 0; (39) �Re s�1;1 � p 3Im s�1;1 � d1;n;2 cn;2 s 2 �1;2 + e2s�1;2 + f2 > 0; n 2 N; (40) ãäå fi 2 R � "ñâîáîäíûå ÷ëåíû", ei � êîýôôèöèåíòû ïðè s�1;2 â (35)�(37), i = 0; 1; 2. Î÷åâèäíî, ÷òî ei 2 R, ò.ê. îñòàëüíûå âåëè÷èíû â (38)�(40) âåùåñò- âåííû. Ñêëàäûâàÿ (38)�(40), ïîëó÷àåì � � d1;n;0 cn;0 + d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � s 2 �1;2 + (e0 + e1 + e2)s�1;2 + (f0 + f1 + f2) > 0; n 2 N: (41) Äëÿ ðàçðåøèìîñòè (41) íåîáõîäèìî è äîñòàòî÷íî, ÷òîáû âûïîëíÿëîñü ~�n := (e0 + e1 + e2) 2 + 4 � d1;n;0 cn;0 + d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � (f0 + f1 + f2) > 0: (42) Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 85 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê Åñëè (42) âûïîëíåíî, òî s�1;2 2 [A1;n; A2;n], ãäå A1;n = �(e0 + e1 + e2) + p ~�n � � d1;n;0 cn;0 + d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � ; A2;n = �(e0 + e1 + e2)� p ~�n � � d1;n;0 cn;0 + d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � : (43) Ââåäåì ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: A1 := lim n!1 max(A1;1; A1;2; :::; A1;n); A2 := lim n!1 min(A2;1; A2;2; :::; A2;n): (44) Òîãäà, î÷åâèäíî, â ðàññìàòðèâàåìîì íàìè ñëó÷àå ðàçðåøèìîñòè çàäà÷è (13) [A1; A2] 6= ;. Íåðàâåíñòâà (39),(40) ïåðåïèøåì òàê: Im s�1;1 > 1p 3 Re s�1;1 + d1;n;1p 3cn;1 s 2 �1;2 � e1p 3 s�1;2 � f1p 3 ; (45) Im s�1;1 < � 1p 3 Re s�1;1 � d1;n;2p 3cn;2 s 2 �1;2 + e2p 3 s�1;2 + f2p 3 : (46) Îòñþäà 1p 3 Re s�1;1 + d1;n;1p 3cn;1 s 2 �1;2 � e1p 3 s�1;2 � f1p 3 < � 1p 3 Re s�1;1 � d1;n;2p 3cn;2 s 2 �1;2 + e2p 3 s�1;2 + f2p 3 ; Re s�1;1 < �1 2 � d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � s 2 �1;2 + 1 2 (e1 + e2)s�1;2 + 1 2 (f1 + f2): (47) Óñëîâèå (38) çàïèñûâàåì â âèäå Re s�1;1 > d1;n;0 2cn;0 s 2 �1;2 � e0 2 s�1;2 � f0 2 : (48) Èç (47), (48) çàêëþ÷àåì, ÷òî d1;n;0 2cn;0 s 2 �1;2 � e0 2 s�1;2 � f0 2 < �1 2 � d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � s 2 �1;2 + 1 2 (e1 + e2)s�1;2 + 1 2 (f1 + f2); �1 2 � d1;n;0 cn;0 + d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � s 2 �1;2 + 1 2 (e0 + e1 + e2)s�1;2 + 1 2 (f0 + f1 + f2) > 0: (49) 86 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ Èòàê, èç ðàçðåøèìîñòè (38)�(40) ñëåäóåò ðàçðåøèìîñòü (41). È îáðàòíî, èç ðàçðåøèìîñòè (41) ñëåäóåò ðàçðåøèìîñòü (49), ðàçðåøèìîñòü (47), (48), ðàç- ðåøèìîñòü (45)�(48), à çíà÷èò, ðàçðåøèìîñòü ñèñòåìû (38)�(40). Ïðè ýòîì Re s�1;1 2 � d1;n;0 2cn;0 s 2 �1;2 � e0 2 s�1;2 � f0 2 ; �1 2 � d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � s 2 �1;2 + 1 2 (e1 + e2)s�1;2 + 1 2 (f1 + f2) � ; Im s�1;1 2 " 1p 3 Re s�1;1 + d1;n;1p 3cn;1 s 2 �1;2 � e1p 3 s�1;2 � f1p 3 ; � 1p 3 �Re s�1;1 � d1;n;2p 3cn;2 s 2 �1;2 + e2p 3 s�1;2 + f2p 3 # ; s�1;2 2 [A1;n; A2;n] (50) ÿâëÿåòñÿ íàáîðîì âñåõ ðåøåíèé (38)�(40). Óñëîâèÿ (29), ó÷èòûâàÿ (25), (34), ìîæíî çàïèñàòü òàê: s0;0 + 2Re s�1;1 > 0; (51) s0;0 �Re s�1;1 + p 3Im s�1;1 > 0; (52) s0;0 �Re s�1;1 � p 3Im s�1;1 > 0: (53) Åñëè s0;0 > 0, òîãäà ñèñòåìà ðàçðåøèìà è åå ðåøåíèå çàïèñûâàåòñÿ â âèäå �s0;0 2 < Re s�1;1 < s0;0; (54) Im s�1;1 2 (� 1p 3 (s0;0 �Re s�1;1); 1p 3 (s0;0 �Re s�1;1)): (55) Îáîçíà÷èì Dn ïåðåñå÷åíèå â òðåõìåðíîì âåùåñòâåííîì ïðîñòðàíñòâå (t; x; y) îáëàñòè t 2 [A1; A2]; x 2 � d1;n;0 2cn;0 t 2 � e0 2 t� f0 2 ; �1 2 � d1;n;1 cn;1 + d1;n;2 cn;2 � t 2 + 1 2 (e1 + e2)t+ 1 2 (f1 + f2) � ; y 2 " 1p 3 x+ d1;n;1p 3cn;1 t 2 � e1p 3 t� f1p 3 ; � 1p 3 x� d1;n;2p 3cn;2 t 2 + e2p 3 t+ f2p 3 # è îáëàñòè t 2 R; x 2 h �s0;0 2 ; s0;0 i ; jyj < 1p 3 (s0;0 � x): Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 87 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê Ïîñêîëüêó ìû ïðåäïîëàãàëè ñóùåñòâîâàíèå ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ìîìåíòîâ (13), ãäå N = 3, ñ áåñêîíå÷íûì ÷èñëîì òî÷åê ðîñòà íà êàæäîé ïðÿìîé â P3, òî ìíîæåñòâî Dn íåïóñòîå. Òåîðåìà 3. Ïóñòü çàäàíà ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (13) äëÿ N = 3 ñ íåêî- òîðûì íàáîðîì êîìïëåêñíûõ ÷èñåë fsm;ng1n;m=0. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðîáëåìà ìîìåíòîâ èìåëà ðåøåíèå ñ áåñêîíå÷íûì ÷èñëîì òî÷åê ðîñòà íà êàæäîé ïðÿìîé â P3, íåîáõîäèìî è äîñòàòî÷íî, ÷òîáû âûïîëíÿëèñü óñëîâèÿ: 1) sm;3k = sm+3k;0; sm;3k+1 = sm+3k;1; sm;3k+2 = sm+3k;2; m; k 2 Z+; 2) ŝl;0; ŝl;1; ŝl;2 2 R; l = 2; 3; 4; : : : ; ãäå ŝl;i îïðåäåëÿþòñÿ ÷åðåç ìîìåíòû fsm;ng1n;m=0 ïî ôîðìóëå0 @ ŝl;0 ŝl;1 ŝl;2 1 A = 1 3 0 @ 1 0 0 0 u l 0 0 0 u 2l 1 A 0 @ 1 1 1 1 u 2 u 1 u u 2 1 A 0 @ sl;0 sl�1;1 sl�2;2 1 A ; ãäå u = �1 2 + i p 3 2 ; l = 2; 3; 4; : : :; 3) s0;0 > 0; s1;0 = s0;1; cn;i > 0; d1;n;i > 0; i = 0; 1; 2; n 2 N, ãäå cn;i; d1;n;i îïðåäåëåíû, êàê â (30); 4) ~�n > 0; n 2 N, ãäå ~�n èç (42), è A1 � A2, ãäå A1; A2 îïðåäåëåíû, êàê â (44); 5) D := \1 n=1Dn 6= ;, ãäå Dn îïðåäåëÿåòñÿ, êàê ïîñëå ôîðìóëû (55).  òîì ñëó÷àå, êîãäà óñëîâèÿ 1)�5) âûïîëíåíû, íàáîð ðåøåíèé çàäà÷è (13) äàþò âñåâîçìîæíûå ðåøåíèÿ ðàçðåøèìûõ ïðîáëåì ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà (20), íîðìèðîâàííûå óñëîâèåì ~�(0) = 0, ãäå ŝi;j, i = 0; 1, j = 0; 1; 2, èç (24), è ãäå (s�1;2;Re s�1;1; Im s�1;1) 2 D, s�2;2 = s�1;1. Ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (13) áóäåò îïðåäåëåííîé òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîã- äà D ñîñòîèò èç îäíîé òî÷êè a 2 R 3 è ïðîáëåìû ìîìåíòîâ (20), ãäå ŝi;j, i = 0; 1, j = 0; 1; 2, èç (24), è ãäå (s�1;2;Re s�1;1; Im s�1;1) = a, s�2;2 = s�1;1, îïðåäåëåíû. Ä î ê à ç à ò å ë ü ñ ò â î. Ïóñòü ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (13) (N = 3) èìååò ðåøåíèå �(�). Óòâåðæäåíèÿ 1)�4) òåîðåìû ïîêàçàíû ïðè ðàññóæäåíèÿõ ïåðåä ôîðìóëèðîâêîé òåîðåìû. Îïðåäåëåííûå â ýòèõ ðàññóæäåíèÿõ ÷èñëà s�1;1; s�2;2; s�1;2 óäîâëåòâîðÿþò ñèñòåìàì (51)�(53) è (38)�(40) äëÿ âñåõ n 2 N. Çíà÷èò, òî÷êà (s�1;2;Re s�1;1; Im s�1;1) ïðèíàäëåæèò âñåì ìíîæåñòâàì Dn è D íåïóñòî. Ïóñòü óñëîâèÿ 1)�5) âûïîëíåíû. Ïîëàãàåì (s�1;2;Re s�1;1; Im s�1;1) 2 D, s�2;2 = s�1;1 è îïðåäåëÿåì ìîìåíòû ŝi;j, i = 0; 1, j = 0; 1; 2, èç (24).  ñè- ëó îïðåäåëåíèÿ ìíîæåñòâà D, âûïîëíåíû ñèñòåìû íåðàâåíñòâ (51)�(53) è (38)�(40) äëÿ ëþáîãî n. Îòñþäà ñëåäóåò âûïîëíåíèå (26)�(29) ñî ñòðîãè- ìè íåðàâåíñòâàìè. Êðîìå òîãî, ìîìåíòû ŝl;0, ŝl;1, ŝl;2, l 2 N, âåùåñòâåííû. 88 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ Ýòî ñëåäóåò èç óñëîâèÿ 2) òåîðåìû è (24), ñ ó÷åòîì óñëîâèÿ 3) è òîãî, ÷òî s�1;2 2 R; s�2;2 = s�1;1. Çíà÷èò, ñîãëàñíî êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà äëÿ ôóíêöèé ñ áåñêîíå÷íûì ÷èñëîì òî÷åê ðîñòà [7, òåîð. 2.1.1, ñ. 43] ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà (20) ðàçðåøèìû è èìåþò ðåøåíèÿ ñ áåñêîíå÷íûì ÷èñëîì òî÷åê ðîñòà. Ýòè ðåøåíèÿ äàþò ðåøåíèå (14) è, ó÷èòûâàÿ (15), äàþò ðåøåíèå (13). Åñëè �1(�) � ëþáîå ðåøåíèå çàäà÷è (13), òî, êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå, åìó ñîîòâåòñòâóþò ðàçðåøèìûå çàäà÷è (20), ãäå ŝl;k èç (19) è (s�1;2;Re s�1;1; Im s�1;1) 2 D, s�2;2 = s�1;1. Çíà÷èò, ýòî ðåøåíèå òàêæå áóäåò ïîñòðîåíî óêàçàííûì â òåîðåìå ñïîñîáîì. Óòâåðæäåíèå îá îïðåäåëåííîñòè î÷åâèäíî. Òåîðåìà äîêàçàíà. Çàìåòèì, ÷òî ïîñëå ïðîâåðêè óñëîâèé 1)�4) òåîðåìû 3 ñëåäóåò ñòðîèòü ìíîæåñòâà Dn, n = 0; 1; 2; : : : ; è íàõîäèòü èõ ïåðåñå÷åíèå. Ýòî íåïðîñòàÿ, õîòÿ è âûïîëíèìàÿ, ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïðîöåäóðà. Ðàññìîòðèì òåïåðü ñëó÷àé ÷åòíîãî N . Ââåäåì îáîçíà÷åíèÿ: Vk = fx"uk; x 2 Rg, k = 0; 1; : : : ; N̂ � 1; N̂ = N 2 , u = cos 2� N + i sin 2� N , " = cos � N + i sin � N . Ïóñòü çàäà÷à (13) èìååò ðåøåíèå �(�). Òîãäà N̂�1X k=0 0 B@Z �k � m d�(�) + Z Vk � m d�(�) 1 CA = sm;0; N̂�1X k=0 0 B@Z �k � m �d�(�) + Z Vk � m �d�(�) 1 CA = sm;1; : : : : : : : : : : : : : : : : : : N̂�1X k=0 0 B@Z �k � m � N�1 d�(�) + Z Vk � m � N�1 d�(�) 1 CA = sm;N�1; m 2 Z+: (56)  èíòåãðàëàõ ïî �k ñäåëàåì çàìåíó � = xu k, à â èíòåãðàëàõ ïî Vk � çàìåíó � = x"u k: N̂�1X k=0 0 @ukm Z R x m d~�(xuk) + " m u km Z R x m d~�(x"uk) 1 A = sm;0; N̂�1X k=0 0 @ukmuk Z R x m+1 d~�(xuk) + " m u km "u k Z R x m+1 d~�(x"uk) 1 A = sm;1; N̂�1X k=0 0 @ukmu2k Z R x m+2 d~�(xuk) + " m u km " 2 u 2k Z R x m+2 d~�(x"uk) 1 A = sm;2; Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 89 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê : : : : : : : : : : : : : : : N̂�1X k=0 0 @ukmu(N�1)k Z R x m+N�1 d~�(xuk) + " m u km " N�1 u (N�1)k Z R x m+N�1 �d~�(x"uk) � = sm;N�1; m 2 Z+; (57) ãäå ~�(xuk) = � �(xuk); x � 0 ��(xuk); x < 0 ; ~�(x"uk) = � �(x"uk); x � 0 ��(x"uk); x < 0 ; k = 0; 1; : : : ; N � 1. Äàëåå, N̂�1X k=0 0 @ukl Z R x l d~�(xuk) + " l u kl Z R x l d~�(x"uk) 1 A = sl;0; N̂�1X k=0 0 @uk(l�1)uk Z R x l d~�(xuk) + " l�1 u k(l�1) "u k Z R x l d~�(x"uk) 1 A = sl�1;1; N̂�1X k=0 0 @uk(l�2)u2k Z R x l d~�(xuk) + " l�2 u k(l�2) " 2 u 2k Z R x l d~�(x"uk) 1 A = sl�2;2; : : : : : : : : : : : : : : : N̂�1X k=0 0 @uk(l�N+1) u (N�1)k Z R x l d~�(xuk) + " l�N+1 u k(l�N+1) " N�1 u (N�1)k Z R x l �d~�(x"uk) � = sl�N+1;N�1; l 2 Z+; (58) ãäå ðàâåíñòâà, ñîäåðæàùèå sm;n ñ îòðèöàòåëüíûì èíäåêñîì m, ÿâëÿþòñÿ îïðåäåëåíèÿìè äëÿ ÷èñåë sm;n. Ñèñòåìà óðàâíåíèé (58) ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìîé N ëèíåéíûõ àëãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé îòíîñèòåëüíî R R x l d~�(xuk), k = 0; 1; : : : ; N̂ � 1; R R x l d~�(x"uk), k = 0; 1; : : : ; N̂ � 1. Ìàòðèöà ýòîé ñèñòåìû èìååò âèä 0 BBBBBB@ 1 u l : : : u (N̂�1)l " l (u")l : : : (uN̂�1")l 1 u l�2 : : : u (N̂�1)(l�2) " l�2 (u")l�2 : : : (uN̂�1")l�2 1 u l�4 : : : u (N̂�1)(l�4) " l�4 (u")l�4 : : : (uN̂�1")l�4 ... ... . . . ... ... ... . . . ... 1 u l�2(N�1) : : : u (N̂�1)(l�2(N�1)) " l�2(N�1) (u")l�2(N�1) : : : (uN̂�1")l�2(N�1) 1 CCCCCCA ; (59) 90 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 Î êîìïëåêñíîé ïðîáëåìå ìîìåíòîâ íà ðàäèàëüíûõ ëó÷àõ ãäå ìû ó÷ëè, ÷òî uu = 1. Îïðåäåëèòåëü ñèñòåìû èìååò âèä u l u 2l : : : u (N̂�1)l " l u l " l : : : u (N̂�1)l " l � ������������ 1 1 : : : 1 1 1 : : : 1 1 u �2 : : : u �2(N̂�1) " �2 (u")�2 : : : (uN̂�1")�2 1 u �4 : : : u �4(N̂�1) " �4 (u")�4 : : : (uN̂�1")�4 ... ... . . . ... ... ... . . . ... 1 u �2(N�1) : : : u �2(N�1)(N̂�1) " �2(N�1) (u")�2(N�1) : : : (uN̂�1")�2(N�1) ������������ : (60) Ýòîò îïðåäåëèòåëü íå ðàâåí íóëþ, ò.ê. îí ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëèòåëåì Âàíäåð- ìîíäà äëÿ ÷èñåë u �k, k = 0; 1; : : : ; N � 1 , êîòîðûå ðàçëè÷íû. Îáîçíà÷èì 0 BBB@ ~sl;0 ~sl;1 ... ~sl;N�1 1 CCCA = ~D�1 l 0 BBB@ sl;0 sl�1;1 ... sl�N+1;N�1 1 CCCA ; l 2 Z+; (61) ãäå ~Dl � ìàòðèöà èç (59). Òîãäà, êàê è â ñëó÷àå íå÷åòíîãî N , ïðèõîäèì ê íàáîðó ïðîáëåì ìîìåíòîâ ÃàìáóðãåðàZ R x l d~�(x) = ~sl;0; Z R x l d~�(xu) = ~sl;1; : : : ; Z R x l d~�(xuN̂�1) = ~s l;N̂�1; Z R x l d~�(x") = ~s l;N̂ ; Z R x l d~�(xu") = ~s l;N̂+1 ; : : : ; Z R x l d~�(xuN̂�1") = ~sl;N�1; l 2 Z+: (62) Òåîðåìà 4. Ïóñòü çàäàíà ïðîáëåìà ìîìåíòîâ (13), ãäå N � ÷åòíî, ñ íåêîòîðûì íàáîðîì êîìïëåêñíûõ ÷èñåë fsm;ng1n;m=0. Äëÿ òîãî ÷òîáû îíà èìåëà ðåøåíèå, íåîáõîäèìî è äîñòàòî÷íî, ÷òîáû âûïîëíÿëîñü (15) è ñó- ùåñòâîâàëè ÷èñëà s�1;1; s�2;2, s�1;2; : : : ; s�N+1;N�1, s�N+2;N�1; : : : ; s�1;N�1 2 C òàêèå, ÷òî ~sl;0; ~sl;1; : : : ; ~sl;N�1 2 R; l 2 Z+; (63) è (~sn+m;k) M n;m=0 � 0; M 2 Z+; k = 0; 1; : : : ; N � 1; (64) çäåñü ~sl;k èç (61) è ~Dl � ìàòðèöà èç (59). Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1 91 Ñ.Ì. Çàãîðîäíþê Ä î ê à ç à ò å ë ü ñ ò â î. Ïóñòü ïðîáëåìà ìîìåíòîâ èìååò ðåøåíèå �(�).  ýòîì ñëó÷àå, êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå, âûïîëíåíî (62), è ñëåäîâàòåëüíî, ñîãëàñíî êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà ([5, ñ. 52]) âûïîëíåíî (63), (64). Íàîáîðîò, åñëè âûïîëíåíî (63), (64), òî, ñîãëàñíî êðèòåðèþ ðàçðåøèìîñòè ïðîáëåìû ìîìåíòîâ Ãàìáóðãåðà, ñóùåñòâóåò ~�(�), � 2 PN , òàêàÿ, ÷òî âûïîë- íÿåòñÿ (62), è çíà÷èò, (56). Ó÷èòûâàÿ òåïåðü ñîîòíîøåíèå (15), çàêëþ÷àåì, ÷òî âûïîëíåíî (13). Òåîðåìà äîêàçàíà. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû [1] Y. Kilpi, �Uber das Komplexe Momentenproblem. � Ann. Acad. Sci. Fenn. Ser. A 236 (1957), 2�32. [2] J. Stochel and F.H. Szafraniec, The complex moment problem and subnormality: A polar decomposition approach. � J. Func. Ann. 159 (1998), 432�491. [3] J. Stochel and F.H. Szafraniec, Algebraic operators and moments on algebraic sets. � Port. Math. 51 (1994), fasc. 1, 25�45. [4] J. Stochel, Moment functions on real algebraic sets. � Ark. Mat. 30 (1992), 133�148. [5] M.G. Krein, The fundamental propositions of the theory of representations of Hermitian operators with de�ciency index (m;m). � Ukr. Mat. Zhurn. (1949), No. 2, 3�66. (Russian) [6] F.R. Gantmacher, The theory of matrices. AMS Chelsea Publ., Providence, RI, 1998. [7] N.I. Akhiezer, The classical moment problem and some related questions in analysis. Hafner Publ. Co., New York, 1965. [8] N.I. Akhiezer and M.G. Krein, On some questions of the moments theory. Nauchno-techn. Izdatelstvo Ukrainy, Kharkov, 1938. (Russian) On the complex moment problem on radial rays S.M. Zagorodnyuk Department of Mechanics and Mathematics V.N. Karazin Kharkov National University, 4 Svobody Sq., Kharkov, 61077, Ukraine The complex moment problem in the case when the support of the mea- sure lies on the algebraic curves PN = fz 2 C : zN�zN = 0g,N = 1; 2; 3; : : : , is studied. For N = 2; 3 the necessary and su�cient conditions of solvabil- ity are obtained and all solutions of the problem are described. It is shown how this problem for arbitrary N is connected with the Hamburger moment problem with parameters. Key words: complex moment problem, Hamburger moment problem. 92 Æóðíàë ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, àíàëèçà, ãåîìåòðèè, 2005, ò. 1, � 1
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-106566
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1812-9471
language Russian
last_indexed 2025-12-07T16:43:23Z
publishDate 2005
publisher Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
record_format dspace
spelling Загороднюк, С.М.
2016-09-30T16:51:14Z
2016-09-30T16:51:14Z
2005
О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах / С.М. Загороднюк // Журнал математической физики, анализа, геометрии. — 2005. — Т. 1, № 1. — С. 74-92. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
1812-9471
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106566
The complex moment problem in the case when the support of the measure lies on the algebraic curves PN = {z є C : z^N-ž^N = 0}, N = 1, 2, 3,..., is studied. For N = 2, 3 the necessary and sufficient conditions of solvability are obtained and all solutions of the problem are described. It is shown how this problem for arbitrary N is connected with the Hamburger moment problem with parameters.
Изучается комплексная проблема моментов в том случае, когда но- ситель меры сосредоточен на алгебраических кривых PN = {z є C : z^N-ž^N = 0},, N=1, 2, 3... . Для N = 2, 3 получены необходимые и достаточные условия разрешимости и описаны все решения задачи. Показано, как данная задача для произвольного N связывается с проблемой моментов Гамбургера с параметрами.
ru
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
Журнал математической физики, анализа, геометрии
О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
On the complex moments problem on radial rays
Article
published earlier
spellingShingle О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
Загороднюк, С.М.
title О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
title_alt On the complex moments problem on radial rays
title_full О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
title_fullStr О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
title_full_unstemmed О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
title_short О комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
title_sort о комплексной проблеме моментов на радиальных лучах
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106566
work_keys_str_mv AT zagorodnûksm okompleksnoiproblememomentovnaradialʹnyhlučah
AT zagorodnûksm onthecomplexmomentsproblemonradialrays