Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева

Изучается локальное поведение замкнуто-открытых дискретных отображений классов Орлича–Соболева в Rⁿ; n ≥ 3. Установлено, что указанные отображения f имеют непрерывное продолжение в изолированную точку x₀ границы области D \ {x₀}; как только их внутренняя дилатация порядка p ∊ (n - 1, n] имеет мажора...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Український математичний вісник
Дата:2016
Автори: Севостьянов, Е.А., Салимов, Р.Р., Петров, Е.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут прикладної математики і механіки НАН України 2016
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145076
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева / Е.А. Севостьянов, Р.Р. Салимов, Е.А. Петров // Український математичний вісник. — 2016. — Т. 13, № 3. — С. 324-349. — Бібліогр.: 31 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-145076
record_format dspace
spelling Севостьянов, Е.А.
Салимов, Р.Р.
Петров, Е.А.
2019-01-14T18:49:34Z
2019-01-14T18:49:34Z
2016
Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева / Е.А. Севостьянов, Р.Р. Салимов, Е.А. Петров // Український математичний вісник. — 2016. — Т. 13, № 3. — С. 324-349. — Бібліогр.: 31 назв. — рос.
1810-3200
2010 MSC. Primary 30C65; Secondary 30C62, 31A15, 32U20.
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145076
Изучается локальное поведение замкнуто-открытых дискретных отображений классов Орлича–Соболева в Rⁿ; n ≥ 3. Установлено, что указанные отображения f имеют непрерывное продолжение в изолированную точку x₀ границы области D \ {x₀}; как только их внутренняя дилатация порядка p ∊ (n - 1, n] имеет мажоранту класса FMO (конечного среднего колебания) в указанной точке и, кроме того, предельные множества отображения f в x₀ и на ∂D не пересекаются. Другим достаточным условием возможности непрерывного продолжения указанных отображений является расходимость некоторого интеграла.
We study the local behavior of closed-open discrete mappings of the Orlicz–Sobolev classes in Rⁿ; n ≥ 3. It is proved that the indicated mappings have continuous extensions to an isolated boundary point x₀ of a domain D \ {x₀}, whenever its inner dilatation of order p ∈ (n − 1, n] has FMO (finite mean oscillation) at this point and, in addition, the limit sets of f at x₀ and on ∂D are disjoint. Another sufficient condition for the possibility of continuous extension can be formulated as a condition of divergence of a certain integral.
ru
Інститут прикладної математики і механіки НАН України
Український математичний вісник
Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
On the removal of singularities of the Orlicz–Sobolev classes
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
spellingShingle Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
Севостьянов, Е.А.
Салимов, Р.Р.
Петров, Е.А.
title_short Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
title_full Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
title_fullStr Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
title_full_unstemmed Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева
title_sort об устранении особенностей классов орлича-соболева
author Севостьянов, Е.А.
Салимов, Р.Р.
Петров, Е.А.
author_facet Севостьянов, Е.А.
Салимов, Р.Р.
Петров, Е.А.
publishDate 2016
language Russian
container_title Український математичний вісник
publisher Інститут прикладної математики і механіки НАН України
format Article
title_alt On the removal of singularities of the Orlicz–Sobolev classes
description Изучается локальное поведение замкнуто-открытых дискретных отображений классов Орлича–Соболева в Rⁿ; n ≥ 3. Установлено, что указанные отображения f имеют непрерывное продолжение в изолированную точку x₀ границы области D \ {x₀}; как только их внутренняя дилатация порядка p ∊ (n - 1, n] имеет мажоранту класса FMO (конечного среднего колебания) в указанной точке и, кроме того, предельные множества отображения f в x₀ и на ∂D не пересекаются. Другим достаточным условием возможности непрерывного продолжения указанных отображений является расходимость некоторого интеграла. We study the local behavior of closed-open discrete mappings of the Orlicz–Sobolev classes in Rⁿ; n ≥ 3. It is proved that the indicated mappings have continuous extensions to an isolated boundary point x₀ of a domain D \ {x₀}, whenever its inner dilatation of order p ∈ (n − 1, n] has FMO (finite mean oscillation) at this point and, in addition, the limit sets of f at x₀ and on ∂D are disjoint. Another sufficient condition for the possibility of continuous extension can be formulated as a condition of divergence of a certain integral.
issn 1810-3200
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145076
citation_txt Об устранении особенностей классов Орлича-Соболева / Е.А. Севостьянов, Р.Р. Салимов, Е.А. Петров // Український математичний вісник. — 2016. — Т. 13, № 3. — С. 324-349. — Бібліогр.: 31 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT sevostʹânovea obustraneniiosobennosteiklassovorličasoboleva
AT salimovrr obustraneniiosobennosteiklassovorličasoboleva
AT petrovea obustraneniiosobennosteiklassovorličasoboleva
AT sevostʹânovea ontheremovalofsingularitiesoftheorliczsobolevclasses
AT salimovrr ontheremovalofsingularitiesoftheorliczsobolevclasses
AT petrovea ontheremovalofsingularitiesoftheorliczsobolevclasses
first_indexed 2025-11-27T05:50:13Z
last_indexed 2025-11-27T05:50:13Z
_version_ 1850803417141739520
fulltext Український математичний вiсник Том 13 (2016), № 3, 324 – 349 Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева Евгений А. Севостьянов, Руслан Р. Салимов, Евгений А. Петров (Представлена В.Я. Гутлянским) Аннотация. Изучается локальное поведение замкнуто-открытых дискретных отображений классов Орлича–Соболева в Rn, n > 3. Установлено, что указанные отображения f имеют непрерывное про- должение в изолированную точку x0 границы области D \ {x0}, как только их внутренняя дилатация порядка p ∈ (n − 1, n] имеет ма- жоранту класса FMO (конечного среднего колебания) в указанной точке и, кроме того, предельные множества отображения f в x0 и на ∂D не пересекаются. Другим достаточным условием возможности непрерывного продолжения указанных отображений является расхо- димость некоторого интеграла. 2010 MSC. Primary 30C65; Secondary 30C62, 31A15, 32U20. Ключевые слова и фразы. Модули семейств кривых и поверхно- стей, отображения с ограниченным и конечным искажением, классы Соболева и Орлича–Соболева, устранение изолированных особенно- стей. 1. Введение В настоящей заметке исследуется некоторый подкласс отображе- ний с конечным искажением, активно изучаемых в последнее время рядом авторов (см., напр., [1–6] и [7]). Всюду далее D — область в Rn, n > 2, m — мера Лебега в Rn и dist (A,B) — евклидово расстояние между множествами A и B в Rn, d(x, y) := |x − y|, d(C) — евклидов диаметр множества C ⊂ Rn, B(x0, r) = {x ∈ Rn : |x− x0| < r} , Bn := B(0, 1) , S(x0, r) = {x ∈ Rn : |x− x0| = r} , Sn−1 := S(0, 1) , Статья поступила в редакцию 15.09.2016 ISSN 1810 – 3200. c⃝ Iнститут математики НАН України Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 325 A(r1, r2, x0) = {x ∈ Rn : r1 < |x− x0| < r2} , ωn−1 обозначает площадь единичной сферы Sn−1 в Rn, Ωn — объём единичного шара Bn в Rn, Rn := Rn ∪ {∞}. В дальнейшем всюду символом Γ(E,F,D) мы обозначаем семейство всех кривых γ : [a, b] → Rn, которые соединяют множества E и F в D, т.е. γ(a) ∈ E, γ(b) ∈ F и γ(t) ∈ D при t ∈ (a, b). Запись f : D → Rn предполагает, что отображение f непрерывно в D. В дальнейшем Hk — нормированная k-мерная мера Хаусдорфа в Rn, 1 6 k 6 n, J(x, f) = det f ′(x) — якобиан отображения f в то- чке x, где f ′(x) — матрица Якоби отображения f в точке x. Здесь и далее предельным множеством отображения f относительно мно- жества E ⊂ Rn называется множество C(f,E) := { y ∈ Rn : ∃x0 ∈ E : y = lim m→∞ f(xm), xm → x0 } . Отображение f : D → Rn называется сохраняющим границу ото- бражением (см. [8, разд. 3, гл. II]), если выполнено соотношение C(f, ∂D) ⊂ ∂f(D). Отображение f : D → Rn называется дискре- тным, если прообраз f−1 (y) каждой точки y ∈ Rn состоит толь- ко из изолированных точек. Отображение f : D → Rn называется открытым, если образ любого открытого множества U ⊂ D являе- тся открытым множеством в Rn. Отметим также, что в случае если f : D → Rn открыто и дискретно, то замкнутость отображения f эквивалентна тому что f сохраняет границу (см. [8, теорема 3.3]). Пусть U – открытое множество, U ⊂ Rn, u : U → R – некоторая фун- кция, u ∈ L 1 loc(U). Предположим, что найдётся функция v ∈ L 1 loc(U), такая что ∫ U ∂φ ∂xi (x)u(x)dm(x) = − ∫ U φ(x)v(x)dm(x) для любой фун- кции φ ∈ C 0 1 (U). Тогда будем говорить, что функция v является обобщённой производной первого порядка функции u по переменной xi и обозначать символом: ∂u ∂xi (x) := v. Функция u ∈ W 1,1 loc (U), если u имеет обобщённые производные первого порядка по каждой из пере- менных в U, которые являются локально интегрируемыми в U. Пусть G — открытое множество в Rn. Отображение f : G → Rn принадлежит классу Соболева W 1,1 loc (G), пишут f ∈W 1,1 loc (G), если все координатные функции f = (f1, . . . , fn) обладают обобщёнными ча- стными производными первого порядка, которые локально интегри- руемы в G в первой степени. Отображение f : D → Rn называется отображением с конечным искажением, если f ∈W 1,1 loc (D) и для не- которой функции K(x) : D → [1,∞) выполнено условие ∥f ′ (x) ∥n 6 K(x) · |J(x, f)| при почти всех x ∈ D, где ∥f ′(x)∥ = max h∈Rn\{0} |f ′(x)h| |h| 326Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева (см. [1, п. 6.3, гл. VI]. Полагаем l (f ′(x)) = min h∈Rn\{0} |f ′(x)h| |h| . Отме- тим, что для отображений с конечным искажением и произвольного p > 1 корректно определена и почти всюду конечна так называемая внутренняя дилатация KI,p(x, f) отображения f порядка p в точке x, определяемая равенствами KI,p(x, f) =  |J(x,f)| l(f ′(x))p , J(x, f) ̸= 0, 1, f ′(x) = 0, ∞, в остальных случаях . (1.1) Пусть φ : [0,∞) → [0,∞) — неубывающая функция, f ∈ W 1,1 loc . Бу- дем говорить, что f : D → Rn принадлежит классу W 1,φ loc , пишем f ∈W 1,φ loc , если ∫ G φ (|∇f(x)|) dm(x) <∞ для любой компактной подо- бласти G ⊂ D, где |∇f(x)| = √ n∑ i=1 n∑ j=1 ( ∂fi ∂xj )2 . Класс W 1,φ loc называется классом Орлича–Соболева. Рассмотрим следующую задачу: пусть x0 ∈ D и f : D \ {x0} → Rn — отображение класса W 1,φ loc (D \ {x0}) с конечным искажением, тогда при каких услови- ях отображение f может быть продолжено по непрерывности в точку x0? Ответ на этот вопрос в случае, когда отображение f является го- меоморфизмом был найден нами несколько ранее (см. [9, теорема 5] и [2, теорема 9.3]). Стремясь усилить этот результат, в настоящей статье мы рассматриваем более широкий класс замкнуто-открытых дискре- тных отображений. Ниже будет показано, что для указанного клас- са заключение о непрерывном продолжении в изолированную точку границы также верно, по крайней мере, в случае выполнения следую- щего дополнительного условия: C(f, x0) ∩C(f, ∂D) = ∅. Разумеется, произвольные гомеоморфизмы удовлетворяют требованиям замкну- тости, дискретности, открытости, а также указанному ограничению на предельные множества. С другой стороны, легко указать примеры негомеоморфных замкнуто-открытых дискретных отображений, для которых также C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅. Таковым, например, явля- ется отображение с ограниченным искажением, называемое «закру- чиванием вокруг оси» и задаваемое в цилиндрических координатах в виде fm(x) = (r cosmφ, r sinmφ, x3, . . . , xn), x = (x1, . . . , xn) ∈ Bn, r = |z|, φ = arg z, z = x1 + ix2, m ∈ N. (Здесь x0 = 0). Не лишним будет отметить, что в произвольной меньшей области указанное ото- бражение fm при некотором m уже не замкнуто. Скажем, это отно- сится к области G := B(e1/2, 1/2) ⊂ Bn, e1 = (1, 0, . . . , 0), где условие Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 327 C(f, z0) ∩ C(f, ∂G) = ∅ также может нарушаться для некоторой то- чки zm ∈ G и больших m. Другой простой пример негомеоморфного замкнуто-открытого дискретного отображения, для которого ограни- чение C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅ выполняется, может быть дан в виде f(z) = zn, z ∈ B2 ⊂ C, где x0 := 0. Сформулируем главный результат настоящей заметки. Теорема 1.1. Пусть n > 3, D — ограниченная область в Rn, n−1 < α 6 n, x0 ∈ D, тогда каждое открытое, дискретное и замкнутое ограниченное отображение f : D \{x0} → Rn класса W 1,φ loc (D \{x0}) с конечным искажением такое, что C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅, продол- жается в точку x0 непрерывным образом до отображения f : D → Rn, если ∞∫ 1 ( t φ(t) ) 1 n−2 dt <∞ (1.2) и, кроме того, найдётся функция Q ∈ L1 loc(D), такая что KI,α(x, f) 6 Q(x) при почти всех x ∈ D и при некотором ε0 > 0, ε0 < dist(x0, ∂D), для достаточно малых ε > 0 выполнено условие ε0∫ ε dt t n−1 α−1 q 1 α−1 x0 (t) < ∞, кроме того, выполнено следующее условие расходимости интеграла: ε0∫ 0 dt t n−1 α−1 q 1 α−1 x0 (t) = ∞ . (1.3) Здесь qx0(r) := 1 ωn−1rn−1 ∫ |x−x0|=r Q(x) dHn−1 обозначает среднее ин- тегральное значение функции Q над сферой S(x0, r). В частности, заключение теоремы 1.1 является верным, если qx0(r) = O (( log 1 r )n−1 ) при r → 0. Замечание 1.1. Условие (1.2) принадлежит Кальдерону и исполь- зовалось для решения задач несколько иного плана (см. [10]). 328Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева При p = n = 2 заключение теоремы 1.1 можно несколько уси- лить. Для этой цели введём следующие обозначения. Для компле- кснозначной функции f : D → C, заданной в области D ⊂ C, име- ющей частные производные по x и y при почти всех z = x + iy, полагаем ∂f = fz = (fx + ify) /2 и ∂f = fz = (fx − ify) /2. Пола- гаем µ(z) = µf (z) = fz/fz, при fz ̸= 0 и µ(z) = 0 в противном случае. Указанная комплекснозначная функция µ называется ком- плексной дилатацией отображения f в точке z. Максимальной ди- латацией отображения f в точке z называется следующая функция: Kµf (z) = Kµ(z) = 1+|µ(z)| |1−|µ (z)|| . Заметим, что J(f, z) = |fz|2 − |fz|2, где J(f, z) := det f ′(z), что может быть проверено прямым подсчётом (см., напр., [11, пункт C, гл. I]). Кроме того, заметим, что KI(z, f) = Kµ(z). Теорема 1.2. Пусть z0 ∈ D ⊂ C, a, b ∈ C, a ̸= b, тогда каждое открытое дискретное отображение f : D \ {z0} → C \ {a∪ b} класса W 1,1 loc с конечным искажением продолжается в точку z0 непрерыв- ным образом до отображения f : D → C, если найдётся функция Q ∈ L1 loc(D), такая что Kµ(z) 6 Q(z) при почти всех z ∈ D и при некотором ε0 > 0, ε0 < dist(z0, ∂D), выполнено следующее условие ра- сходимости интеграла (1.3), где qz0(r) := 1 2πr ∫ |z−z0|=r Q(z) dH1 — сре- днее интегральное значение функции Q над окружностью S(z0, r). В частности, заключение теоремы 1.2 является верным, если qz0(r) = O ( log 1 r ) при r → 0. 2. Вспомогательные сведения, основные леммы и доказательство теоремы 1.1 Доказательство основного результата статьи опирается на неко- торый аппарат, суть которого излагается ниже (см., напр., [2]). На- помним некоторые определения, связанные с понятием поверхности, интеграла по поверхности, а также модулей семейств кривых и по- верхностей. Пусть ω — открытое множество в Rk := Rk∪{∞}, k = 1, . . . , n−1. Непрерывное отображение S : ω → Rn будем называть k-мерной поверхностью S в Rn. Число прообразов N(y, S) = cardS−1(y) = card {x ∈ ω : S(x) = y}, y ∈ Rn будем называть функцией кратности поверхности S. Другими словами, N(y, S) — кратность накрытия то- чки y поверхностью S. Пусть ρ : Rn → R+ – борелевская функция, Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 329 в таком случае интеграл от функции ρ по поверхности S определяе- тся равенством: ∫ S ρ dA := ∫ Rn ρ(y)N(y, S) dHky. Пусть Γ — семейство k-мерных поверхностей S. Борелевскую функцию ρ : Rn → R+ будем называть допустимой для семейства Γ, сокр. ρ ∈ adm Γ, если∫ S ρk dA > 1 (2.1) для каждой поверхности S ∈ Γ. Пусть p > 1, тогда p-модулем семей- ства Γ назовём величину Mp(Γ) = inf ρ∈admΓ ∫ Rn ρp(x) dm(x) . Заметим, что p-модуль семейств поверхностей, определённый таким образом, представляет собой внешнюю меру в пространстве всех k- мерных поверхностей (см. [12]). Говорят, что некоторое свойство P выполнено для p-почти всех поверхностей области D, если оно име- ет место для всех поверхностей, лежащих в D, кроме, быть может, не- которого их подсемейства, p-модуль которого равен нулю. При p = n приставка «p-» в словах «p-почти всех...», как правило, опускается. В частности, говорят, что некоторое свойство выполнено для p-почти всех кривых области D, если оно имеет место для всех кривых, лежа- щих в D, кроме, быть может, некоторого их подсемейства, p-модуль которого равен нулю. Будем говорить, что измеримая по Лебегу функция ρ : Rn → R+ p-обобщённо допустима для семейства Γ k-мерных поверхностей S в Rn, сокр. ρ ∈ extp adm Γ, если соотношение (2.1) выполнено для p- почти всех поверхностей S семейства Γ. Обобщённый p-модуль Mp(Γ) семейства Γ определяется равенством Mp(Γ) = inf ∫ Rn ρp(x) dm(x) , где точная нижняя грань берётся по всем функциям ρ ∈ extp adm Γ. Очевидно, что при каждом p ∈ (0,∞), k = 1, . . . , n − 1, и каждо- го семейства k-мерных поверхностей Γ в Rn, выполнено равенство Mp(Γ) = Mp(Γ). Следующий класс отображений представляет собой обобщение квазиконформных отображений в смысле кольцевого определения по Герингу ( [13]) и отдельно исследуется (см., напр., [2, глава 9]). Пусть p > 1, D и D ′ — заданные области в Rn, n > 2, x0 ∈ D \ {∞} и 330Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева Q : D → (0,∞) — измеримая по Лебегу функция. Будем говорить, что f : D → D ′ — нижнее Q-отображение в точке x0 относительно p-модуля, как только Mp(f(Σε)) > inf ρ∈extp admΣε ∫ D∩A(ε,r0,x0) ρp(x) Q(x) dm(x) (2.2) для каждого кольца A(ε, r0, x0), r0 ∈ (0, d0), d0 = sup x∈D |x − x0|, где Σε обозначает семейство всех пересечений сфер S(x0, r) с областью D, r ∈ (ε, r0). Примеры таких отображений несложно указать (см. теорему 2.3 ниже). Отметим, что выражения «почти всех кривых» и «почти всех по- верхностей» в отдельных случаях могут иметь две различные интер- претации (в частности, если речь идёт о семействе сфер, то «почти всех» может пониматься как относительно множества значений r, так и p-модуля семейства сфер, рассматриваемого как частный случай се- мейства поверхностей). Следующее утверждение вносит некоторую ясность между указанными интерпретациями и может быть установ- лено полностью по аналогии с [2, лемма 9.1]. Лемма 2.1. Пусть p > 1, x0 ∈ D. Если некоторое свойство P име- ет место для p-почти всех сфер D(x0, r) := S(x0, r)∩D, где «почти всех» понимается в смысле модуля семейств поверхностей и, кроме того, множество E = {r ∈ R : P имеет место для S(x0, r) ∩D} измеримо по Лебегу, то P также имеет место для почти всех сфер D(x0, r) относительно линейной меры Лебега по параметру r ∈ R. Обратно, пусть P имеет место для почти всех сфер D(x0, r) := S(x0, r) ∩ D относительно линейной меры Лебега по r ∈ R, тогда P также имеет место для p-почти всех поверхностей D(x0, r) := S(x0, r) ∩D в смысле модуля семейств поверхностей. Следующее утверждение облегчает проверку бесконечной серии неравенств в (2.2) и может быть установлено аналогично доказатель- ству [2, теорема 9.2] (см. также [6, теорема 6.1]). Лемма 2.2. Пусть D, D ′ ⊂ Rn, x0 ∈ D \ {∞} и Q : D → (0,∞) — измеримая по Лебегу функция. Отображение f : D → D ′ является нижним Q-отображением относительно p-модуля в точке x0, p > n − 1, тогда и только тогда, когда Mp(f(Σε)) > r0∫ ε dr ||Q||s(r) ∀ ε ∈ (0, r0) , r0 ∈ (0, d0), d0 = sup x∈D |x − x0|, s = n−1 p−n+1 , где, как и выше, Σε обозначает семейство всех пересечений сфер S(x0, r) с областью D, Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 331 r ∈ (ε, r0), ∥Q∥s(r) = ( ∫ D(x0,r) Qs(x) dA ) 1 s — Ls-норма функции Q над сферой D(x0, r) = {x ∈ D : |x− x0| = r} = D ∩ S(x0, r). Пусть G — открытое множество в Rn и I = {x ∈ Rn : ai < xi < bi, i = 1, . . . , n} — открытый n-мерный интервал. Отображение f : I → Rn принадлежит классу ACL (абсолютно непрерывно на ли- ниях), если f абсолютно непрерывно на почти всех линейных сегмен- тах в I, параллельных координатным осям. Отображение f : G→ Rn принадлежит классу ACL вG, когда сужение f |I принадлежит клас- су ACL для каждого интервала I, I ⊂ G. Напомним, что конденсатором называют пару E = (A, C) , где A — открытое множество в Rn, а C — компактное подмножество A. Ёмкостью конденсатора E порядка p > 1 называется следую- щая величина: cappE = capp (A, C) = inf u∈W0(E) ∫ A |∇u(x)|p dm(x), где W0(E) = W0 (A, C) — семейство неотрицательных непрерывных фун- кций u : A→ R с компактным носителем в A, таких что u(x) > 1 при x ∈ C и u ∈ ACL. Здесь, как обычно, |∇u| = ( n∑ i=1 (∂iu)2 )1/2 . Следую- щее утверждение имеет важное значение для доказательства многих результатов настоящей работы (см. [14, предложение 10.2, гл. II]). Предложение 2.1. Пусть E = (A, C) — произвольный конденсатор в Rn и пусть ΓE — семейство всех кривых вида γ : [a, b) → A таких, что γ(a) ∈ C и |γ|∩(A \ F ) ̸= ∅ для произвольного компакта F ⊂ A. Тогда cappE = Mp(ΓE). Следующие важные сведения, касающиеся ёмкости пары мно- жеств относительно области, могут быть найдены в работе В. Циме- ра [15]. Пусть G — ограниченная область в Rn и C0, C1 — непересека- ющиеся компактные множества, лежащие в замыкании G. Полагаем R = G \ (C0 ∪C1) и R ∗ = R ∪C0 ∪C1, тогда p-ёмкостью пары C0, C1 относительно замыкания G называется величина Cp[G,C0, C1] = inf ∫ R |∇u|p dm(x), где точная нижняя грань берётся по всем функци- ям u, непрерывным в R ∗, u ∈ ACL(R), таким что u = 1 на C1 и u = 0 на C0. Указанные функции будем называть допустимыми для величины Cp[G,C0, C1]. Мы будем говорить, что множество σ ⊂ Rn разделяет C0 и C1 в R ∗, если σ ∩ R замкнуто в R и найдутся непе- ресекающиеся множества A и B, являющиеся открытыми в R ∗ \ σ, такие что R ∗ \σ = A∪B, C0 ⊂ A и C1 ⊂ B. Пусть Σ обозначает класс всех множеств, разделяющих C0 и C1 в R ∗. Для числа p′ = p/(p− 1) 332Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева определим величину M̃p′(Σ) = inf ρ∈ãdmΣ ∫ Rn ρ p ′ dm(x) , где запись ρ ∈ ãdm Σ означает, что ρ — неотрицательная борелевская функция в Rn такая, что∫ σ∩R ρdHn−1 > 1 ∀σ ∈ Σ . Заметим, что согласно результата Цимера M̃p ′(Σ) = Cp[G,C0, C1] −1/(p−1) , (2.3) см. [15, теорема 3.13] при p = n и [16, с. 50] при 1 < p < ∞. Заметим также, что согласно результата Шлыка Mp(Γ(E,F,D)) = Cp[D,E, F ] , (2.4) см. [17, теорема 1]. Напомним, что отображение f : X → Y между пространствами с мерами (X,Σ, µ) и (Y,Σ ′, µ ′) обладает N -свойством (Лузина), если из условия µ(S) = 0 следует, что µ ′(f(S)) = 0. Следующее вспомога- тельное утверждение получено в работе [9] (см. теорема 1 и следствие 2). Предложение 2.2. Пусть D — область в Rn, n > 3, φ : (0,∞) → (0,∞) — неубывающая функция, удовлетворяющая условию (1.2). Тогда: 1) Если f : D → Rn — непрерывное открытое отображение клас- са W 1,φ loc (D), то f имеет почти всюду полный дифференциал в D; 2) Любое непрерывное отображение f ∈ W 1,φ loc обладает N -свой- ством относительно (n − 1)-мерной меры Хаусдорфа, более того, локально абсолютно непрерывно на почти всех сферах S(x0, r) с цен- тром в заданной предписанной точке x0 ∈ Rn. Кроме того, на почти всех таких сферах S(x0, r) выполнено условие Hn−1(f(E)) = 0, как только |∇f | = 0 на множестве E ⊂ S(x0, r). (Здесь «почти всех» понимается относительно линейной меры Лебега по параметру r). Для отображения f : D → Rn, множества E ⊂ D и y ∈ Rn, опре- делим функцию кратности N(y, f, E) как число прообразов точки y во множестве E, т.е. N(y, f, E) = card {x ∈ E : f(x) = y} , Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 333 N(f,E) = sup y∈Rn N(y, f, E) . (2.5) Обозначим через Jn−1f(a) величину, означающую (n−1)-мерный яко- биан отображения f в точке a (см. [18, раздел 3.2.1]). Предположим, что отображение f : D → Rn дифференцируемо в точке x0 ∈ D и матрица Якоби f ′(x0) невырождена, J(x0, f) = det f ′(x0) ̸= 0. Тогда найдутся системы векторов e1, . . . , en и ẽ1, . . . , ẽn и положи- тельные числа λ1(x0), . . . , λn(x0), λ1(x0) 6 . . . 6 λn(x0), такие что f ′(x0)ei = λi(x0)ẽi (см. [19, теорема 2.1 гл. I]), при этом, |J(x0, f)| = λ1(x0) . . . λn(x0), ∥f ′(x0)∥ = λn(x0) , l(f ′(x)) = λ1(x0) , (2.6) KI,p(x0, f) = λ1(x0) · · ·λn(x0) λp1(x0) , (2.7) см. [19, соотношение (2.5), разд. 2.1, гл. I]. Числа λ1(x0), . . . λn(x0) называются главными значениями, а вектора e1, . . . , en и ẽ1, . . . , ẽn — главными векторами отображения f ′(x0).Из геометрического смысла (n− 1)-мерного якобиана, а также первого соотношения в (2.6) выте- кает, что λ1(x0) · · ·λn−1(x0) 6 Jn−1f(x0) 6 λ2(x0) · · ·λn(x0) , (2.8) в частности, из (2.8) следует, что Jn−1f(x0) положителен во всех тех точках x0, где положителен якобиан J(x0, f). Следующие две леммы несут в себе основную смысловую нагруз- ку данной заметки. Первое из них впервые установлено для случая гомеоморфизмов в работе [20] (см. теорему 2.1). Лемма 2.3. Пусть D — область в Rn, n > 3, φ : (0,∞) → (0,∞) — неубывающая функция, удовлетворяющая условию (1.2). Если n > 3 и p > n − 1, то каждое открытое дискретное отображение f : D → Rn с конечным искажением класса W 1,φ loc такое, что N(f,D) < ∞, является нижним Q-отображением относительно p-модуля в каждой точке x0 ∈ D при Q(x) = N(f,D) ·K p−n+1 n−1 I,α (x, f), α := p p−n+1 , где внутренняя дилатация KI,α(x, f) отображения f в точке x порядка α определена соотношением (1.1), а кратность N(f,D) определена вторым соотношением в (2.5). 334Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева Доказательство. Заметим, что f дифференцируемо почти всюду ввиду предложения 2.2. Пусть B — борелево множество всех точек x ∈ D, в которых f имеет полный дифференциал f ′(x) и J(x, f) ̸= 0. Применяя теорему Кирсбрауна и свойство единственности аппрокси- мативного дифференциала (см. [18, пункты 2.10.43 и 3.1.2]), мы ви- дим, что множество B представляет собой не более чем счётное объе- динение борелевских множеств Bl, l = 1, 2, . . . , таких, что сужения fl = f |Bl являются билипшицевыми гомеоморфизмами (см., напр., [18, пункты 3.2.2, 3.1.4 и 3.1.8]). Без ограничения общности, мы мо- жем полагать, что множества Bl попарно не пересекаются. Обозна- чим также символом B∗ множество всех точек x ∈ D, в которых f имеет полный дифференциал, однако, f ′(x) = 0. Ввиду построения, множество B0 := D \ (B ∪ B∗) имеет лебего- ву меру нуль. Следовательно, по [2, теорема 9.1], Hn−1(B0 ∩ Sr) = 0 для p-почти всех сфер Sr := S(x0, r) с центром в точке x0 ∈ D, где «p-почти всех» следует понимать в смысле p-модуля семейств поверх- ностей. По лемме 2.1 также Hn−1(B0 ∩ Sr) = 0 при почти всех r ∈ R. По предложению 2.2 и из условия Hn−1(B0 ∩ Sr) = 0 для почти всех r ∈ R вытекает, что Hn−1(f(B0 ∩ Sr)) = 0 для почти всех r ∈ R. По этому предложению также Hn−1(f(B∗ ∩ Sr)) = 0, поскольку f — отображение с конечным искажением и, значит, ∇f = 0 почти всюду, где J(x, f) = 0. Пусть Γ — семейство всех пересечений сфер Sr, r ∈ (ε, r0), r0 < d0 = sup x∈D |x−x0|, с областью D (здесь ε — произвольное фиксирован- ное число из интервала (0, r0)). Для заданной функции ρ∗ ∈ adm f(Γ), ρ∗ ≡ 0 вне f(D), полагаем ρ ≡ 0 вне B, ρ(x) : = ρ∗(f(x)) ( |J(x, f)| l(f ′(x)) ) 1 n−1 при x ∈ B . Учитывая соотношения (2.6) и (2.8), |J(x, f)| l(f ′(x)) > Jn−1f(x) . (2.9) Пусть D ∗ r ∈ f(Γ), D ∗ r = f(D ∩ Sr). Заметим, что D ∗ r = ∞∪ i=0 f(Sr ∩ Bi) ∪ f(Sr ∩B∗) и, следовательно, для почти всех r ∈ (ε, r0) 1 6 ∫ D ∗ r ρn−1 ∗ (y)dA∗ 6 ∞∑ i=0 ∫ f(Sr∩Bi) ρn−1 ∗ (y)N(y, f, Sr∩Bi)dHn−1y (2.10) Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 335 + ∫ f(Sr∩B∗) ρn−1 ∗ (y)N(y, f, Sr ∩B∗)dHn−1y . Учитывая доказанное выше, из (2.10) мы получаем, что 1 6 ∫ D ∗ r ρn−1 ∗ (y)dA∗ 6 ∞∑ i=1 ∫ f(Sr∩Bi) ρn−1 ∗ (y)N(y, f, Sr ∩Bi)dHn−1y (2.11) для почти всех r ∈ (ε, r0). Рассуждая покусочно на Bi, i = 1, 2, . . . , ввиду [18, 1.7.6 и теорема 3.2.5] и (2.9) мы получаем, что∫ Bi∩Sr ρn−1 dA = ∫ Bi∩Sr ρn−1 ∗ (f(x)) |J(x, f)| l(f ′(x)) dA = ∫ Bi∩Sr ρn−1 ∗ (f(x)) · |J(x, f)| l(f ′(x))Jn−1f(x) · Jn−1f(x) dA > ∫ Bi∩Sr ρn−1 ∗ (f(x)) · Jn−1f(x) dA = ∫ f(Bi∩Sr) ρn−1 ∗ N(y, f, Sr ∩Bi)dHn−1y (2.12) для почти всех r ∈ (ε, r0). Из (2.11) и (2.12) вытекает, что ρ ∈ ext adm Γ. Замена переменных на каждом Bl, l = 1, 2, . . . , (см., напр., [18, теорема 3.2.5]) и свойство счётной аддитивности интеграла приводят к оценке ∫ D ρp(x) K p−n+1 n−1 I,α (x, f) dm(x) 6 ∫ f(D) N(f,D) · ρ p∗ (y) dm(y) , α := p p−n+1 , что и завершает доказательство. Замечание 2.1. Заключение леммы 2.3 при n = 2 остаётся спра- ведливым для классов Соболева W 1,1 loc при аналогичных условиях, за исключением дополнительного условия Кальдерона (1.2). Чтобы в этом убедиться, необходимо повторить доказательство этой леммы при n = 2, где необходимо учесть наличие N -свойства указанных 336Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева отображений на почти всех окружностях, что обеспечивается свой- ством ACL для произвольных классов Соболева (см. [21, теорема 1, п. 1.1.3, § 1.1, гл. I]). Имеет место следующее утверждение (см. [22, лемма 3.11] и [14, лемма 2.6, гл. III] при p = n и [23, лемма 1] при p ̸= n). Предложение 2.3. Пусть n−1 < p 6 n, D — ограниченная область в Rn, тогда для каждого a > 0 существует положительное число δ > 0 такое, что capp (D, C) > δ, где C — произвольный континуум в D такой что d(C) > a. Аналог следующей леммы в случае гомеоморфизмов доказан в монографии [2, теорема 9.3] (см. также работу [24, теорема 4.1]). Лемма 2.4. Пусть n > 2, D — ограниченная область в Rn, p ∈[ n, n+ 1 n−2 ) , x0 ∈ D и Q : D → (0,∞) — измеримая по Лебегу функция такая, что при некотором ε0 > 0, ε0 < dist(x0, ∂D) и до- статочно малых ε > 0 выполнено условие ε0∫ ε dt t n−1 α−1 q̃ 1 α−1 x0 (t) < ∞, кроме того, выполнено условие ε0∫ 0 dt t n−1 α−1 q̃ 1 α−1 x0 (t) = ∞ , (2.13) где α = p p−n+1 , q̃x0(r) := 1 ωn−1rn−1 ∫ |x−x0|=r Q n−1 p−n+1 (x) dHn−1 обозна- чает среднее интегральное значение функции Q n−1 p−n+1 (x) над сфе- рой S(x0, r). Тогда каждое ограниченное открытое, дискретное и за- мкнутое в области D \ {x0} нижнее Q-отображение f : D \ {x0} → Rn относительно p-модуля продолжается в точку x0 непрерывным образом до отображения f : D → Rn, если C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅. Доказательство. Не ограничивая общности рассуждений, мы мо- жем считать, что x0 = 0 и f(D \ {0}) ⊂ Bn. Предположим про- тивное, а именно, что отображение f не может быть продолжено по непрерывности в точку x0 = 0. Тогда найдутся две последова- тельности xj и x ′ j , принадлежащие D \ {0} , xj → 0, x ′ j → 0, та- кие, что |f(xj) − f(x ′ j)| > a > 0 для всех j ∈ N. Можно считать, что xj и x ′ j лежат внутри шара B(0, r0), r0 := dist (0, ∂D). Пола- гаем rj = max { |xj |, |x ′ j | } , lj = min { |xj |, |x ′ j | } . Соединим точки xj и x ′ j замкнутой кривой, лежащей в B(0, rj) \ {0} . Обозначим эту Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 337 кривую символом Cj и рассмотрим конденсатор Ej = (D \ {0} , Cj) (не ограничивая общности, можно считать, что все точки x ∈ Cj удовлетворяют неравенству |x| > lj). В силу открытости и непре- рывности отображения f, пара f(Ej) также является конденсато- ром. Поскольку f — открытое, дискретное и замкнутое отображение, ∂f(D \ {0}) = C(f, ∂D) ∪ C(f, 0). Рассмотрим при rj < r < r0 проколотый шар G1 := B(0, r) \ {0}. Заметим, что Cj — компактное подмножество G1, тогда f(Cj) — компактное подмножество f(G1). Ввиду открытости f имеет место включение ∂f(G1) ⊂ C(f, 0) ∪ f(S(0, r)). Действительно, если y0 ∈ ∂f(G1), то для некоторой после- довательности yk ∈ f(G1) имеем: yk → y0. Тогда yk = f(xk), xk ∈ G1. Поскольку G1 ограничено, то можно считать, что xk → x0 ∈ G1. Осталось заметить, что случай, когда x0 — внутренняя точка G1 не- возможен, поскольку в этом случае f(xk) → f(x0), где f(x0) — вну- тренняя точка f(G1), что противоречит выбору yk. Тогда x0 ∈ ∂G1 = {0}∪S(0, r), что и доказывает включение ∂f(G1) ⊂ C(f, 0)∪f(S(0, r)). Тогда ввиду замкнутости и открытости отображения f множество ∂f(G1) \ C(f, 0) является замкнутым в Rn. Отсюда вытекает, что множество σ := ∂f(G1) \ C(f, 0) отделяет f(Cj) от C(f, ∂D) в f(D \ {0}) ∪ C(f, ∂D). Действительно, f(D\{0})∪C(f, ∂D) = f(G1)∪σ∪ ( (f(D \ {0}) ∪ C(f, ∂D)) \ f(G1) ) , каждое из множеств A := f(G1) и B := (f(D\{0})∪C(f, ∂D))\f(G1) открыто в топологии пространства f(D \ {0})∪C(f, ∂D), A∩B = ∅, C0 := f(Cj) ⊂ A и C1 := C(f, ∂D) ⊂ B. Полагаем α := p p−n+1 . Поскольку σ ⊂ f(S(0, r)), ввиду (2.3) и (2.4) Mα(Γ(f(Cj), C(f, ∂D), f(D \ {0}))) 6 1 M n−1 p−n+1 p (f(Σr)) , (2.14) где Σr — семейство сфер S(0, r), r ∈ (rj , r0). С другой стороны, из леммы 2.2 и условия расходимости интеграла (2.13) вытекает, что M n−1 p−n+1 p (f(Σr)) → ∞ при j → ∞. В таком случае, из (2.14) следует, что при j → ∞ Mα(Γ(C(f,D), f(Cj), f(D \ {0}))) → 0 . (2.15) Аналогичную процедуру проделаем относительно предельного мно- жества C(f, 0). Именно, заметим, что Cj — компакт в G2 := D\B(0, ε) 338Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева для произвольного ε ∈ (0, lj). Тогда ввиду непрерывности f множе- ство f(Cj) является компактным подмножеством f(G2) и, в частно- сти, ∂f(G2) ∩ f(Cj) = ∅. Далее, заметим, что ∂f(G2) ⊂ C(f, ∂D) ∪ f(S(0, ε)) . (2.16) Полагаем θ := ∂f(G2) \ C(f, ∂D) и заметим, что θ является замкну- тым, поскольку имеет место соотношение (2.16) и, кроме того, C(f, ∂D)∩f(S(0, ε)) = ∅ ввиду замкнутости отображения f в D\{0}. Кроме того, заметим, что θ отделяет C3 := f(Cj) и C4 := C(f, 0) в f(D \ {0}) ∪ C(f, 0). Действительно, f(D \ {0}) ∪ C(f, 0) = f(G2) ∪ θ ∪ ( (f(D \ {0}) ∪ C(f, 0)) \ f(G2) ) , A = f(G2) и B = ( (f(D \ {0}) ∪ C(f, 0)) \ f(G2) ) открыты в тополо- гии пространства f(D \ {0}) ∪ C(f, 0), A ∩B = ∅, C3 := f(Cj) ⊂ A и C4 := C(f, 0) ⊂ B. Как и прежде, полагаем α := p p−n+1 . Так как θ ⊂ f(S(0, ε)), ввиду (2.3) и (2.4) получаем: Mα(Γ(f(Cj), C(f, 0), f(D \ {0}))) 6 1 M n−1 p−n+1 p (f(Θε)) , (2.17) где Θε — семейство сфер S(0, ε), ε ∈ (0, lj). С другой стороны, из леммы 2.2 и условия расходимости интеграла (2.13) вытекает, что M n−1 p−n+1 p (f(Θε)) = ∞. В таком случае, из (2.17) следует, что Mα(Γ(C(f, 0), f(Cj), f(D \ {0}))) = 0 . (2.18) Заметим, что ввиду предложения 2.1 и полуаддитивности модуля смейств кривых (см. [25, разд. 6, гл. I]), при j → ∞ из (2.15) и (2.18) вытекает, что capα f(Ej) 6 6Mα(Γ(C(f, 0), f(Cj), f(D \ {0})))+ (2.19) +Mα(Γ(C(f, ∂D), f(Cj), f(D \ {0}))) → 0 . С другой стороны, заметим, что при сделанных ограничениях на p, величина α также удовлетворяет условию n > α > n − 1. В таком случае, по предложению 2.3 capαf(Ej) > δ > 0 при всех натуральных j, что противоречит (2.19). Лемма доказана. Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 339 Доказательство теоремы 1.1. По лемме 2.3 отображение f в каждой точке x0 ∈ D является нижним Q-отображением относительно p- модуля в каждой точке x0 ∈ D при Q(x) = N(f,D) · K p−n+1 n−1 I,α (x, f), α := p p−n+1 (т.е., p = α(n−1) α−1 ), где внутренняя дилатация KI,α(x, f) отображения f в точке x порядка α определена соотношением (1.1), а кратность N(f,D) определена вторым соотношением в (2.5). Заме- тим, что, поскольку α ∈ (n − 1, n], то также p ∈ [ n, n+ 1 n−2 ) . Тогда необходимое заключение вытекает из леммы 2.4, а также того факта, что максимальная кратность N(f,D) замкнутого открытого дискре- тного отображения f конечна (см., напр., [26, лемма 3.3]). Теперь отдельно исследуем случай n = 2. Для этой цели напом- ним, что отображение f : D → Rn называется кольцевым Q-отобра- жением в точке x0 ∈ D (см. [2, 3]), если соотношение M (f (Γ (S1, S2, A))) 6 ∫ A Q(x) · ηn(|x− x0|) dm(x) выполнено для любого кольца A = A(r1, r2, x0), 0 < r1 < r2 < r0 := dist (x0, ∂D), и для каждой измеримой функции η : (r1, r2) → [0,∞] такой, что r2∫ r1 η(r)dr > 1. Отметим, что кольцевые Q-гомеоморфизмы продолжаются по непрерывности в изолированные граничные точки, причём продолженное отображение также является гомеоморфизмом (см. [27, лемма 4 и теорема 4]). Доказательство теоремы 1.2. Пусть f — отображение из условия теоремы, тогда, в частности, f ∈ W 1,1 loc , f — конечного искажения в D \ {z0}, кроме того, f дискретно и открыто. Тогда согласно пред- ставлению Стоилова [28, п. 5 (III), гл. V], f = φ◦g, где g — некоторый гомеоморфизм, а φ — аналитическая функция. Заметим, что тогда также g ∈W 1,1 loc и, кроме того, g имеет конечное искажение. Действительно, множество точек ветвления Bφ ⊂ g(D\{z0}) фун- кции φ состоит только из изолированных точек (см. [28, пункты 5 и 6 (II), гл. V]). Следовательно, g(z) = φ−1 ◦f локально, вне множества g−1 (Bφ) . Ясно, что множество g−1 (Bφ) также состоит из изолиро- ванных точек, следовательно, g ∈ ACL(D \ {z0}) как композиция аналитической функции φ−1 и отображения f ∈W 1,1 loc (D \ {z0}). Покажем, что g ∈ W 1,1 loc (D \ {z0}). Для этой цели, поскольку g ∈ ACL(D \ {z0}), нам достаточно показать, что |∂g| ∈ L1 loc(D \ {z0}) и |∂g| ∈ L1 loc(D \ {z0}) (см. [21, теоремы 1 и 2, п. 1.1.3]). Пусть да- лее µf (z) означает комплексную дилатацию функции f(z), а µg(z) — 340Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева комплексную дилатацию g. Согласно [11, (1), п. C, гл. I] для почти всех z ∈ D \ {z0} получаем: fz = φz(g(z))gz, fz = φz(g(z))gz , (2.20) µf (z) = µg(z) =: µ(z), Kµf (z) = Kµg(z) := Kµ(z) = 1+|µ| |1−|µ|| . Таким образом, Kµ(z) ∈ L1 loc(D\{z0}). Поскольку f — конечного искажения, из (2.20) немедленно следует, что g также конечного искажения и при почти всех z ∈ D \ {z0} выполнены соотношения |∂g| 6 |∂g| + |∂g| = K 1/2 µ (z)(|J(f, z)|)1/2, откуда по неравенству Гёльдера |∂g| ∈ L1 loc(D \ {z0}) и |∂g| ∈ L1 loc(D \ {z0}). Следовательно, g ∈ W 1,1 loc (D \ {z0}) и g имеет конечное искажение. В таком случае, g продолжается до гомеоморфизма g : D → C ввиду [27, лемма 4 и теорема 4]. Тогда φ продолжается по непре- рывности в точку g(z0) области g(D) ввиду классической теоремы Пикара, что и доказывает теорему. 3. Некоторые следствия и замечания Ещё один важный результат, относящийся к устранению особен- ностей классов Орлича–Соболева, касается функций конечного сре- днего колебания (см. [2] и [29]). В дальнейшем нам понадобится следующее вспомогательное ут- верждение (см., напр., [2, лемма 7.4, гл. 7] и [30, лемма 2.2]) при p = n и [31, лемма 2.2] при p ̸= n. Предложение 3.1. Пусть x0 ∈ Rn, Q(x) — измеримая по Лебегу функция, Q : Rn → [0,∞], Q ∈ L1 loc(Rn). Полагаем A := A(r1, r2, x0) = {x ∈ Rn : r1 < |x− x0| < r2} и η0(r) = 1 Ir n−1 p−1 q 1 p−1 x0 (r) , где I := I = I(x0, r1, r2) = r2∫ r1 dr r n−1 p−1 q 1 p−1 x0 (r) и qx0(r) := 1 ωn−1rn−1 ∫ |x−x0|=r Q(x) dHn−1 — среднее интегральное значе- ние функции Q над сферой S(x0, r). Тогда ωn−1 Ip−1 = ∫ A Q(x) ·ηp0(|x−x0|) dm(x) 6 ∫ A Q(x) ·ηp(|x−x0|) dm(x) (3.1) для любой измеримой по Лебегу функции η : (r1, r2) → [0,∞] такой, что r2∫ r1 η(r)dr = 1. Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 341 Будем говорить, что локально интегрируемая функция φ : D → R имеет конечное среднее колебание в точке x0 ∈ D, пишем φ ∈ FMO(x0), если lim sup ε→0 1 Ωnεn ∫ B(x0, ε) |φ(x) − φε| dm(x) <∞ , где φε = 1 Ωnεn ∫ B(x0, ε) φ(x) dm(x). Как известно, Ωnε n = m(B(x0, ε)). Имеет место следующая Теорема 3.1. Пусть n > 3, D — ограниченная область в Rn, n−1 < α 6 n, x0 ∈ D, тогда каждое открытое, дискретное и замкнутое ограниченное отображение f : D \{x0} → Rn класса W 1,φ loc (D \{x0}) с конечным искажением такое, что C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅, продол- жается в точку x0 непрерывным образом до отображения f : D → Rn, если выполнено условие (1.2) и, кроме того, найдётся функция Q ∈ L1 loc(D), такая что KI,α(x, f) 6 Q(x) при почти всех x ∈ D и Q ∈ FMO(x0). Доказательство. Достаточно показать, что условие Q ∈ FMO(x0) влечёт расходимость интеграла (1.3), поскольку в этому случае не- обходимое заключение будет следовать из теоремы 1.1. Заметим, что для функций класса FMO в точке x0∫ ε<|x|<e0 Q(x+ x0) dm(x)( |x| log 1 |x| )n = O ( log log 1 ε ) (3.2) при ε → 0 и для некоторого e0 > 0, e0 6 dist (0, ∂D) . При ε0 < r0 := dist (0, ∂D) полагаем ψ(t) := 1 (t log 1 t ) n/α , I(ε, ε0) := ε0∫ ε ψ(t)dt > log log 1 ε log 1 ε0 и η(t) := ψ(t)/I(ε, ε0). Заметим, что ε0∫ ε η(t)dt = 1, кроме того, из соотношения (3.2) вытекает, что 1 Iα(ε, ε0) ∫ ε<|x|<ε0 Q(x+ x0) · ψα(|x|) dm(x) 6 C ( log log 1 ε )1−α → 0 (3.3) при ε→ 0. Из соотношений (3.1) и (3.3) вытекает, что интеграл вида (1.3) расходится, что и требовалось установить. Следующее утверждение справедливо только при α ̸= n. 342Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева Теорема 3.2. Пусть n > 3, D — ограниченная область в Rn, α ∈ (n−1, n), x0 ∈ D, тогда каждое открытое, дискретное и замкнутое ограниченное отображение f : D \{x0} → Rn класса W 1,φ loc (D \{x0}) с конечным искажением такое, что C(f, x0) ∩ C(f, ∂D) = ∅, продол- жается в точку x0 непрерывным образом до отображения f : D → Rn, если выполнено условие (1.2) и, кроме того, найдётся функция Q ∈ L1 loc(D), такая что KI,α(x, f) 6 Q(x) при почти всех x ∈ D и Q ∈ Lsloc(Rn) при некотором s > n n−α . Доказательство. Можно считать, что x0 = 0. Зафиксируем прои- звольным образом 0 < ε0 < ∞ и положим G := B(0, ε0), ψ(t) := 1/t. Заметим, что указанная функция ψ удовлетворяет неравенствам 0 < I(ε, ε0) := ε0∫ ε ψ(t)dt < ∞. Покажем также, что в этом случае выпол- нено соотношение∫ A(ε,ε0,0) Q(x) · ψα(|x|) dm(x) = o (Iα(ε, ε0)) . (3.4) Применяя неравенство Гёльдера, будем иметь∫ ε<|x−b|<ε0 Q(x) |x− b|α dm(x) 6  ∫ ε<|x−b|<ε0 1 |x− b|αq dm(x)  1 q ∫ G Qq ′ (x) dm(x)  1 q′ , (3.5) где 1/q + 1/q′ = 1. Заметим, что первый интеграл в правой части неравенства (3.5) может быть подсчитан непосредственно. Действи- тельно, пусть для начала q′ = n n−α (и, следовательно, q = n α .) Ввиду теоремы Фубини будем иметь:∫ ε<|x−b|<ε0 1 |x− b|αq dm(x) = ωn−1 ε0∫ ε dt t = ωn−1 log ε0 ε . В обозначениях леммы 2.4 мы будем иметь, что при ε→ 0 1 Iα(ε, ε0) ∫ ε<|x−b|<ε0 Q(x) |x− b|α dm(x) 6 ω α n n−1∥Q∥ L n n−α (G) ( log ε0 ε )−α+α n → 0 , Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 343 что влечёт выполнение соотношения (3.4). Пусть теперь q′ > n n−α (т.е., q = q′ q′−1). В этом случае ∫ ε<|x−b|<ε0 1 |x− b|αq dm(x) = ωn−1 ε0∫ ε t n− αq′ q′−1 −1 dt 6 ωn−1 ε0∫ 0 t n− αq′ q′−1 −1 dt = ωn−1 n− αq′ q′−1 ε n− αq′ q′−1 0 , и, значит, 1 Iα(ε, ε0) ∫ ε<|x−b|<ε0 Q(x) |x− b|α dm(x) 6 ∥Q∥Lq′ (G) ( ωn−1 n− αq′ q′−1 ε n− αq′ q′−1 0 ) 1 q ( log ε0 ε )−α , что также влечёт выполнение соотношения (3.4). Положим теперь в (3.1) η(t) = ψ(t)/I(r1, r2). Тогда из (3.1) немедленно следует, что r2∫ r1 dr r n−1 α−1 q 1 α−1 x0 (r) → ∞ при r1 → 0. В таком случае, заключение данной теоремы вытекает из теоремы 1.1. Теперь рассмотрим некоторые примеры. Заметим, прежде все- го, что производная ∂f ∂e (x0) = lim t→+0 f(x0+te)−f(x0) t отображения f по направлению e ∈ Sn−1 в точке его дифференцируемости x0 может быть вычислена по правилу: ∂f∂e (x0) = f ′(x0)e. Таким образом, путём прямого вычисления можно убедиться в справедливости следующего утверждения. Предложение 3.2. Пусть отображение f : B(0, p) → Rn имеет вид f(x) = x |x| ρ(|x|) , где функция ρ(t) : (0, p) → R непрерывна и дифференцируема почти всюду. Тогда f также дифференцируемо почти всюду, при этом, в каждой точке x0 дифференцируемости отображения f в качестве главных векторов ei1 , . . . , ein и ẽi1 , . . . , ẽin можно взять (n − 1) ли- нейно независимых касательных векторов к сфере S(0, r) в точке x0, где |x0| = r, и один ортогональный к ним вектор в указанной точке. 344Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева Соответствующие главные растяжения (называемые, соответ- ственно, касательными растяжениями и радиальным растяжени- ем) равны λτ (x0) := λi1(x0) = . . . = λin−1(x0) = ρ(r) r и λr(x0) := λin = ρ ′(r), соответственно. Отметим, что для главных растяжений λik , k ∈ 1, 2, . . . , n, мы намеренно использовали двойную индексацию, поскольку, как мы условились выше, конечную последовательность λi, i ∈ 1, 2, . . . , n мы предполагаем возрастающей по i : λ1 ≤ λ2 ≤ . . . ≤ λn. Естествен- но, что в фиксированной точке x0 радиальные растяжения λi1(x0) = . . . = λin−1(x0) = ρ(r) r могут быть не больше касательного растяжения λin = ρ ′(r), и наоборот. Следующее утверждение показывает, что в условиях теорем 1.1 и 3.1 требования на функцию Q нельзя, вообще говоря, заменить условием Q ∈ Lp ни для какого (сколь угодно большого) p > 0 и для любой неубывающей функции φ(t). Для простоты рассмотрим случай, когда D = Bn, n > 3. Теорема 3.3. Пусть φ : [0,∞) → [0,∞) — произвольная неубыва- ющая функция. Для каждого p > 1 и n − 1 < β 6 n существуют функция Q : Bn → [1,∞], Q(x) ∈ Lp(Bn) и равномерно ограничен- ный гомеоморфизм g : Bn \ {0} → Rn, g ∈ W 1,φ loc (Bn \ {0}), имеющий конечное искажение, такой что KI,β(x, f) 6 Q(x), при этом, g не продолжается по непрерывности в точку x0 = 0. Доказательство. Рассмотрим следующий пример. Зафиксируем чи- сла p > 1 и α ∈ (0, n/p(n− 1)) . Можно считать, что α < 1 в силу произвольности выбора p. Зададим гомеоморфизм g : Bn \ {0} → Rn следующим образом: g(x) = 1+|x|α |x| · x. Заметим, что отображение g переводит шар D = Bn в кольцо D ′ = B(0, 2)\Bn, при этом, C(g, 0) = Sn−1 (отсюда вытекает, что g не имеет предела в нуле). Заметим, что g ∈ C1(Bn \ {0}), в частности, g ∈W 1,1 loc . Далее, в каждой точке x ∈ Bn \ {0} отображения g : Bn \ {0} → Rn вычислим внутреннюю дилатацию отображения g в точке x по- рядка β, воспользовавшись правилом (2.7). Поскольку g имеет вид g(x) = x |x|ρ(|x|), прямым подсчётом соответствующих производных по направлению можно убедиться, что в качестве главных векторов ei1 , . . . , ein и ẽi1 , . . . , ẽin можно взять (n − 1) линейно независимых касательных векторов к сфере S(0, r) в точке x0, где |x0| = r, и один ортогональный к ним вектор в указанной точке. Соответству- ющие главные растяжения (называемые, соответственно, касатель- ными растяжениями и радиальным растяжением) равны λτ (x0) := Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 345 λi1(x0) = . . . = λin−1(x0) = ρ(r) r и λr(x0) := λin = ρ ′(r), соответствен- но. Согласно сказанному, λτ (x) = |x|α + 1 |x| , λr(x) = α|x|α−1, l(g ′(x)) = α|x|α−1 , ∥g ′(x)∥ = |x|α + 1 |x| , |J(x, g)| = ( |x|α + 1 |x| )n−1 · α|x|α−1 и KI,β(x, g) = c(α) · (1+|x|α)n−1 |x| (α−1)(β−1)+n−1 . Заметим, что если G — прои- звольная компактная область в Bn \ {0}, то ∥g ′(x)∥ 6 c(G) < ∞, кроме того, нетрудно видеть, что |∇g(x)| 6 n1/2 · ∥g ′(x)∥ при почти всех x ∈ Bn \ {0}. Тогда ввиду неубывания функции φ выполнено:∫ G φ(|∇g(x)|)dm(x) 6 φ(n1/2c(G)) · m(G) < ∞, т.е., g ∈ W 1,φ(G). За- метим, что отображение g имеет конечное искажение, поскольку его якобиан почти всюду не равен нулю; кроме того, KI,β(x, g) = c(α) · (1+|x|α)n−1 |x| (α−1)(β−1)+n−1 . Полагаем: Q = (1+|x|α)n−1 |x| (α−1)(β−1)+n−1 , тогда Q(x) 6 C |x|α(n−1) . Таким образом, получаем:∫ Bn (Q(x))p dm(x) 6 Cp ∫ Bn dm(x) |x|pα(n−1) = Cp 1∫ 0 ∫ S(0,r) dA |x|pα(n−1) dr = ωn−1C p 1∫ 0 dr r(n−1)(pα−1) . (3.6) Хорошо известно, что интеграл I := 1∫ 0 dr rγ сходится при γ < 1. Та- ким образом, интеграл в правой части соотношения (3.6) сходится, поскольку показатель степени γ := (n − 1)(pα − 1) удовлетворяет условию γ < 1 при α ∈ (0, n/p(n − 1)). Отсюда вытекает, что Q(x) ∈ Lp(Bn). Следующее утверждение содержит в себе заключение о том, что условие (1.3) является не только достаточным, но в некотором смысле и необходимым условием возможности непрерывного продолжения отображения в изолированную граничную точку. Теорема 3.4. Пусть φ : [0,∞) → [0,∞) — произвольная неубыва- ющая функция, и n − 1 < α 6 n и 0 < ε0 < 1. Для каждой изме- римой по Лебегу функции Q : Bn → [1,∞], Q ∈ Lloc(Bn), такой, 346Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева что ε0∫ 0 dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t) < ∞, найдётся ограниченное отображение f ∈ W 1,φ loc (Bn \ {0}) с конечным искажением, которое не может быть продолжено в точку x0 = 0 непрерывным образом, при этом, KI,α(x, f) 6 Q̃(x) п.в., где Q̃(x) — некоторая измеримая по Лебегу функция, та- кая что q̃0(r) := 1 ωn−1rn−1 ∫ S(0,r) Q̃(x)dHn−1 = q0(r) для почти всех r ∈ (0, 1). Доказательство. Сначала рассмотрим случай α = n. Определим отображение f : Bn \ {0} → Rn следующим образом: f(x) = x |x|ρ(|x|), где ρ(r) = exp { − 1∫ r dt tq 1/(n−1) 0 (t) } . Заметим, что f ∈ ACL и отобра- жение f дифференцируемо почти всюду в Bn \ {0}. Ввиду техники, изложенной перед формулировкой леммы 2.3, ∥f ′(x)∥ = exp { − 1∫ |x| dt tq 1/(n−1) 0 (t) } |x| , l(f ′(x)) = exp { − 1∫ |x| dt tq 1/(n−1) 0 (t) } |x|q1/(n−1) 0 (|x|) и |J(x, f)| = exp { −n 1∫ |x| dt tq 1/(n−1) 0 (t) } |x|nq1/(n−1) 0 (|x|) . Заметим, что J(x, f) ̸= 0 при почти всех x, значит, f — отображение с конечным искажением. Кроме того, отметим, что φ(|∇f(x)|) ∈ L1 loc(Bn \{0}), поскольку ∥f ′(x)∥ локально ограничена в Bn\{0}, а φ — неубывающая функция. Путём непосред- ственных вычислений убеждаемся, что KI(x, f) = q0(|x|). Полагаем Q̃(x) := q0(|x|), тогда будем иметь, что q̃0(r) = q0(r) для почти всех r ∈ (0, 1). Наконец, заметим, что отображение f не продолжается по непрерывности в точку x0 = 0 ввиду условия ε0∫ 0 dt tq 1 n−1 0 (t) <∞. Теперь рассмотрим случай α ∈ (n−1, n). Определим отображение f : Bn \ {0} → Rn следующим образом: f(x) = x |x|ρ(|x|), где ρ(x) = 1 + n− α α− 1 1∫ |x| dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t)  α−1 α−n . Заметим, что f ∈ ACL и отображение f дифференцируемо почти всюду в Bn \ {0}. Ввиду техники, изложенной перед формулировкой Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 347 леммы 2.3, ∥f ′(x)∥ = 1 + n− α α− 1 1∫ |x| dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t)  α−1 α−n · 1 |x| , l(f ′(x)) = 1 + n− α α− 1 1∫ |x| dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t)  n−1 α−n · 1 |x| n−1 α−1 q 1 α−1 0 (|x|) и J(x, f) = 1 + n− α α− 1 1∫ |x| dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t)  (n−1)α α−n · 1 |x|n−1+n−1 α−1 q 1 α−1 0 (|x|) . Заметим, что J(x, f) ̸= 0 при почти всех x, значит, f — отображе- ние с конечным искажением. Кроме того, отметим, что φ(|∇f(x)|) ∈ L1 loc(Bn \ {0}), поскольку ∥f ′(x)∥ локально ограничена в Bn \ {0}, а φ – неубывающая функция. Путём непосредственных вычислений убе- ждаемся, чтоKI(x, f) = q0(|x|).Полагаем Q̃(x) := q0(|x|), тогда будем иметь, что q̃0(r) = q0(r) для почти всех r ∈ (0, 1). Наконец, заметим, что отображение f не продолжается по непрерывности в точку x0 = 0 ввиду условия ε0∫ 0 dt t n−1 α−1 q 1 α−1 0 (t) <∞. Литература [1] T. Iwaniec, G. Martin, Geometrical Function Theory and Non-Linear Analysis, Oxford, Clarendon Press, 2001. [2] O. Martio, V. Ryazanov, U. Srebro, E. Yakubov, Moduli in Modern Mapping Theory, New York: Springer Science + Business Media, LLC, 2009. [3] O. Martio, V. Ryazanov, U. Srebro, E. Yakubov, Mappings with finite length distortion // J. d’Anal. Math., 93 (2004), 215–236. [4] V. Ya. Gutlyanskii, V. I. Ryazanov, U. Srebro, E. Yakubov, The Beltrami Equati- on: A Geometric Approach, Developments in Mathematics, vol. 26., New York etc.: Springer, 2012. [5] V.Ya. Gutlyanskĭi, A. Golberg, On Lipschitz continuity of quasiconformal mappi- ngs in space // J. d’ Anal. Math., 109 (2009), 233–251. [6] A. Golberg, R. Salimov, Topological mappings of integrally bounded p-moduli // Ann. Univ. Buchar. Math. Ser., 3(LXI) (2012), No. 1, 49–66. [7] Р.Р. Салимов, О кольцевых Q-отображениях относительно неконформного модуля // Дальневост. матем. журн., 14 (2014), No. 2, 257–269. 348Об устранении особенностей классов Орлича–Соболева [8] M. Vuorinen, Exceptional sets and boundary behavior of quasiregular mappings in n-space // Ann. Acad. Sci. Fenn. Ser. A 1. Math. Dissertationes, 11 (1976), 1–44. [9] Д.А. Ковтонюк, В.И. Рязанов, Р.Р. Салимов, Е.А. Севостьянов, К теории классов Орлича–Соболева // Алгебра и анализ, 25 (2013), No. 6, 50–102. [10] A.P. Calderon, On the differentiability of absolutely continuous functions, Riv. Math. Univ. Parma, 2 (1951), 203–213. [11] Л. Альфорс, Лекции по квазиконформным отображениям, Москва, Мир, 1969. [12] B. Fuglede, Extremal length and functional completion // Acta Math., 98 (1957), 171–219. [13] F.W. Gehring, Rings and quasiconformal mappings in space // Trans. Amer. Math. Soc., 103 (1962), 353–393. [14] S. Rickman, Quasiregular mappings, Results in Mathematic and Related Areas (3), 26, Berlin, Springer-Verlag, 1993. [15] W.P. Ziemer, Extremal length and conformal capacity // Trans. Amer. Math. Soc., 126 (1967), No. 3, 460–473. [16] W.P. Ziemer, Extremal length and p-capacity // Michigan Math. J., 16 (1969), 43–51. [17] В.А. Шлык, О равенстве p-емкости и p-модуля // Сиб. матем. журн., 34 (1993), No. 6, 216–221. [18] Г. Федерер, Геометрическая теория меры, Москва, Наука, 1987. [19] Ю.Г. Решетняк, Пространственные отображения с ограниченным искаже- нием, Новосибирск, Наука, 1982. [20] D. Kovtonuyk,V. Ryazanov, New modulus estimates in Orlicz-Sobolev classes // Annals of the University of Bucharest (mathematical series), 5(LXIII) (2014), 131–135. [21] В.Г. Мазья, Пространства Соболева, Ленинград, Издательство ленинград- ского университета, 1985. [22] O. Martio, S. Rickman, Väisälä J., Distortion and singularities of quasiregular mappings // Ann. Acad. Sci. Fenn. Ser. A1, 465 (1970), 1–13. [23] Е.А. Севостьянов, О некоторых свойствах обобщённых квазиизометрий с неограниченной характеристикой // Укр. матем. ж., 63 (2011), No. 3, 385– 398. [24] Д.А. Ковтонюк, В.И. Рязанов, К теории нижних Q-гомеоморфизмов // Укр. матем. вестник, 5 (2008), No. 2, 159–184. [25] J. Väisälä, Lectures on n–Dimensional Quasiconformal Mappings, Lecture Notes in Math., 229, Springer–Verlag, Berlin etc., 1971. [26] O. Martio, U. Srebro, Periodic quasimeromorphic mappings // J. Analyse Math., 28 (1975), 20–40. [27] Т.В. Ломако, О распространении некоторых обобщений квазиконформных отображений на границу // Укр. матем. ж., 61 (2009), No. 10, 1329–1337. [28] С. Стоилов, Лекции о топологических принципах теории аналитических функций, Москва, Наука, 1964. [29] А. Игнатьев,В. Рязанов, Конечное среднее колебание в теории отображе- ний // Укр. матем. вестник, 2 (2005), No. 3, 395–417. Е. А. Севостьянов, Р. Р. Салимов, Е. А. Петров 349 [30] В.И. Рязанов, Е.А. Севостьянов, Равностепенно непрерывные классы коль- цевых Q-гомеоморфизмов // Сиб. матем. ж., 48 (2007), No. 6, 1361–1376. [31] Р.Р. Салимов, Об оценке меры образа шара // Сиб. матем. журн., 53 (2012), No. 4, 920–930. Сведения об авторах Евгений Александрович Севостьянов Житомирский государственный университет имени Ивана Франко, Житомир, Украина E-Mail: esevostyanov2009@mail.ru Руслан Радикович Салимов Институт математики НАН Украины, Киев, Украина E-Mail: ruslan623@yandex.ru Евгений Александрович Петров Институт прикладной математики и механики НАН Украины, Славянск, Украина E-Mail: eugeniy.petrov@gmail.com