О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств

New problems on non-overlapping domains with free poles are presented.

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2008
Main Authors: Бахтин, А.К., Таргонский, А.Л.
Format: Article
Language:Russian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4562
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 произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств / А.К. Бахтин, А.Л. Таргонский // Доп. НАН України. — 2008. — № 5. — С. 7-12. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860022694038208512
author Бахтин, А.К.
Таргонский, А.Л.
author_facet Бахтин, А.К.
Таргонский, А.Л.
citation_txt О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств / А.К. Бахтин, А.Л. Таргонский // Доп. НАН України. — 2008. — № 5. — С. 7-12. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
collection DSpace DC
description New problems on non-overlapping domains with free poles are presented.
first_indexed 2025-12-07T16:48:10Z
format Article
fulltext оповiдi НАЦIОНАЛЬНОЇ АКАДЕМIЇ НАУК УКРАЇНИ 5 • 2008 МАТЕМАТИКА УДК 517.54 © 2008 А.К. Бахтин, А. Л. Таргонский О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств (Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Ю.Ю. Трохимчуком) New problems on non-overlapping domains with free poles are presented. В геометрической теории функций комплексного переменного экстремальные задачи о про- изведении внутренних радиусов областей представляют известное классическое направле- ние. С историей данного вопроса можно ознакомиться в работах [1–15]. Обозначения и определения. Пусть N, R — множества натуральных и вещественных чисел соответственно, C — плоскость комплексных чисел, C = C ⋃{∞} — ее одноточечная компактификация, R + = (0,∞) и r(B, a) обозначает внутренний радиус области B ⊂ C относительно точки a ∈ B [8–10]. В данной работе использованы сведения из теории квад- ратичных дифференциалов [11]. Систему точек An := {ak}n k=1, ak ∈ C \ {0}, k = 1, n, такую, что 0 = arg a1 < arg a2 < · · · < arg an < 2π, будем называть лучевой системой точек. Обозначим Pk(An) := {w : arg ak < arg w < arg ak+1}, σk := 1 π (arg ak+1 − arg ak), k = 1, n, arg an+1 := 2π. Ясно, что n∑ k=1 σk = 2. Пусть D, D ⊂ C — произвольное открытое множество и w = a ∈ D, тогда D(a) обо- значает связную компоненту D, содержащую a. Для произвольной лучевой системы точек An = {ak} и открытого множества D, An ⊂ D обозначим Dk(ap) связную компоненту мно- жества D(ap) ⋂ Pk(An), содержащую точку ap, p = k, k + 1, k = 1, n. Будем говорить, что открытое множество D, An ⊂ D удовлетворяет условию неналега- ния относительно лучевой системы точек An = {ak}, если Dk(ak) ⋂ Dk(ak+1) = ∅ при каждом фиксированном k = 1, n, an+1 := a1. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №5 7 Более подробно с введенными выше понятиями можно ознакомиться в работе [7]. Рассмотрим класс лучевых систем точек An таких, что n∏ k=1 χ (∣ ∣ ∣ ∣ ak ak+1 ∣ ∣ ∣ ∣ 1/(2σk)) |ak| = 1, (1) χ(t) = 1 2 (t + t−1). В данной работе рассматривается задача по определению максимума функционала In = (r(D, 0) · r(D,∞))γ · n∏ k=1 r(D,ak), где An = {ak}n k=1 лучевая система, удовлетворяющая (1), а D принадлежит некоторому классу открытых множеств, An ⊂ D, 0 ∈ D, ∞ ∈ D, γ ∈ R +. Задачи с близкими постанов- ками были рассмотрены в работах [4–7, 9, 10, 12–15]. 2. Основные результаты. Теорема. Для произвольного числа γ ∈ R +, для любой лучевой системы точек An = = {ak}n k=1, удовлетворяющей равенству (1), любого открытого множества D, 0 ∈ D, ∞ ∈ D, ak ∈ D, k = 1, n, удовлетворяющего условию неналегания относительно лучевой системы точек An, и такого, что [D(0) ⋂ D(∞)] ⋃ [D(0) ⋂ D(ak)] ⋃ [D(∞) ⋂ D(ak)] = ∅, k = 1, n, существует такое n0(γ) ∈ N, что при каждом n > n0(γ) выполняется неравенство (r(D, 0) · r(D,∞))γ · n∏ k=1 r(D,ak) 6 (r(B (0) 0 , 0) · r(B(0) ∞ ,∞))γ · n∏ k=1 r(B (0) k , a (0) k ), где a (0) k , B (0) k , B (0) 0 и B(0) ∞ (k = 1, n) являются соответственно полюсами и круговыми областями квадратичного дифференциала Q(w)dw2 = −γw2n + (n2 − 2γ)wn + γ w2(wn − 1)2 dw2. (2) Следующий результат, являющийся следствием теоремы, дополняет результаты рабо- ты [14]. Следствие. Для произвольного числа γ ∈ R +, для любой лучевой системы точек An = {ak}n k=1, удовлетворяющей равенству (1), и любой системы непересекающихся обла- стей B0, Bk, B∞, ak ∈ Bk, k = 1, n, 0 ∈ B0, ∞ ∈ B∞, существует такое n0(γ) ∈ N, что при каждом n > n0(γ) выполняется неравенство (r(B0, 0)r(B∞,∞))γ · n∏ k=1 r(Bk, ak) 6 (r(B (0) 0 , 0)r(B(0) ∞ ,∞))γ · n∏ k=1 r(B (0) k , a (0) k ), где a (0) k , B (0) k , B (0) 0 и B(0) ∞ (k = 1, n) являются соответственно полюсами и круговыми областями квадратичного дифференциала (2). 8 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №5 Доказательство теоремы. Обозначим σ0 = max k σk. Рассмотрим сначала случай σ0 < 1/ √ 2γ. В дальнейшем будем использовать методы работ [7, 9, 10, 12, 13]. Для достаточно малых t ∈ R + образуем множества E0 = C \ D; U t = {w ∈ C : |w| 6 t}, ∆t = { w ∈ C : |w| > 1 t } , Ek(t) = {w ∈ C : |w − ak| 6 t}, k = 1, n. Рассмотрим конденсатор C(t,D,An) = {E0, U t, ∆t, E1(t), . . . , En(t)} с предписанными значениями 0, √ γ, √ γ, 1, 1, . . . , 1 ︸ ︷︷ ︸ n раз . Емкостью конденсатора C(t,D,An) называется величина (см. [8, 10]) cap C(t,D,An) = ∫∫ [(G′ x)2 + (G′ y) 2] dxdy, где нижняя грань берется по множеству всех вещественных, непрерывных и липшицевых в C функций G = G(z) таких, что G = 0 в окрестности множества E0, G ∣ ∣ U t = √ γ, G ∣ ∣ ∆t = √ γ, G ∣ ∣ Ek(t) = 1, k = 1, n. Модуль конденсатора |C(t,D,An)| определяется выражением |C(t,D,An)| = [cap C(t,D,An)]−1. Из теоремы 1 [12] и аналогично работе [7] определим асимптотику модуля конденсатора C(t,D,An) |C(t,D,An)| = 1 2π 1 n + 2γ log 1 t + M(D,An) + o(1), t → 0, (3) где M(D,An)= 1 2π(n+2γ)2 [ γ log r(D, 0)+γ log r(D,∞)+ n∑ k=1 log r(D,ak)+ ∑ k 6=p gD(ap, ak) ] , (4) а gB(z, a) =    gB(a)(z, a), z ∈ B(a), 0, z ∈ C \ B(a), lim ζ→z gB(a)(ζ, a), ζ ∈ B(a), z ∈ ∂B(a) — обобщенная функция Грина от- крытого множества B относительно точки a ∈ B, gB(a)(z, a) — функция Грина области B(a) относительно точки a ∈ B(a). Рассмотрим разделяющее преобразование (см. [10, 12]) конденсатора C(t,D,An) отно- сительно семейства углов {Pk(An)}n k=1 и семейства функций {zk(w)}n k=1, где zk(w) = (−1)ki(e−i arg akw)1/σk , k = 1, n. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №5 9 Справедливы следующие асимптотические представления |zk(w) − zk(am)| ∼ 1 σk |am|(1/σk)−1|w − am|, w → am, k = 1, 2, . . . , n, m = k, k + 1; an+1 := a1; |zk(w)| ∼ |w|1/σk , w → 0, w → ∞. (5) Рассмотрим следующие конденсаторы: Ck(t,D,An) = (E (k) 0 , U (k) t ,∆ (k) t , E (k) 1 , E (k) 2 ), где E (k) 0 = zk(E0 ⋂ P k) ⋃ {zk(E0 ⋂ P k)}∗, U (k) t = zk(U t ⋂ P k) ⋃{zk(U t ⋂ P k)}∗, ∆ (k) t = zk(∆t ⋂ P k) ⋃{zk(∆t ⋂ P k)}∗, E (k) 1 = zk(Ek(t) ⋂ P k) ⋃{zk(Ek(t) ⋂ P k)}∗, E (k) 2 = zk(Ek+1(t) ⋂ P k) ⋃{zk(Ek+1(t) ⋂ P k)}∗, k = 1, n, En+1(t) = E1(t), {A}∗ = {w ∈ C : −w ∈ A}. Каждому конденсатору Ck(t,D,An) сопоставим класс Vk — всех вещественных, непре- рывных и липшицевых в C функций G = G(z) таких, что G = 0 в окрестности множества E (k) 0 , G ∣ ∣ U (k) t = √ γ, G ∣ ∣ ∆ (k) t = √ γ, G ∣ ∣ E (k) p = 1, k = 1, n, p = 1, 2. При разделяющем преобразова- нии конденсатору C(t,D,An) соответствует набор конденсаторов {Ck(t,D,An)}n k=1, причем в силу работ [9, 10, 12, 13] справедливо неравенство cap C(t,D,An) > 1 2 n∑ k=1 cap Ck(t,D,An). Отсюда непосредственно получаем соотношение |C(t,D,An)| 6 2 ( n∑ l=1 |Ck(t,D,An)|−1 )−1 . (6) Аналогично (3) и (4), пользуясь (5), получаем (см. [12]) |Ck(t,D,An)| = 1 2π 1 (2 + 2γσk) log 1 t + Mk(D,An) + o(1), t → 0, (7) где Mk(D,An) = 1 2π 1 (2 + 2γσk)2 × ×    σ2 kγ log(r(D (k) 0 , 0)r(D(k) ∞ ,∞)) + log r(D (1) k , a (1) k )r(D (2) k , a (2) k ) 1 σk |ak|(1/σk)−1 1 σk |ak+1|(1/σk)−1    , zk(ak) =: a (1) k , zk(ak+1) =: a (2) k , an+1 = a1, k = 1, n, (8) 10 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №5 где D (k) 0 , D(k) ∞ , D (s) k — объединение связных компонент множества zk(D ⋂ P k), содержащего точки 0, ∞, a (s) k соответственно, с их симметричным отражением относительно мнимой оси, k = 1, n, s = 1, 2. Вычислим асимптотику правой части неравенства (6). Для этого согласно (7) запишем (при t → 0) |Ck(t,D,An)|−1 = 2π(2 + 2γσk) log 1 t −   2π(2 + 2γσk) log 1 t   2 Mk(D,An) + o   1 log2 1 t  . Тогда ( n∑ k=1 |Ck(t,D,An)|−1 )−1 = 1 4π(n+2γ) log 1 t + 1 (n+2γ)2 n∑ k=1 (1+γσk) 2Mk(D,An)+o(1). (9) Из соотношений (3), (6), (9) вытекает, что M(D,An) 6 2 (n + 2γ)2 n∑ k=1 (1 + γσk) 2Mk(D,An). (10) С учетом (4), (8) из (10) получаем (r(D, 0)r(D,∞))γ n∏ k=1 r(D,ak) 6 2n n∏ k=1 χ (∣ ∣ ∣ ∣ ak ak+1 ∣ ∣ ∣ ∣ 1/(2σk)) |ak| n∏ k=1 σk × × n∏ k=1 { r(D (1) k , a (1) k )r(D (2) k , a (2) k ) (|ak|1/σk + |ak+1|1/σk)2 (r(D (k) 0 , 0)r(D(k) ∞ ,∞))γσ2 k }1/2 . Пользуясь условиями теоремы, в свою очередь, получим (r(D, 0)r(D,∞))γ n∏ k=1 r(D,ak) 6 6 2n n∏ k=1 σk n∏ k=1 { r(D (1) k , a (1) k )r(D (2) k , a (2) k ) (|ak|1/σk + |ak+1|1/σk)2 (r(D (k) 0 , 0)r(D(k) ∞ ,∞))γσ2 k }1/2 . (11) Из (11), с учетом результатов работы [14], получим (r(D, 0)r(D,∞))γ n∏ k=1 r(D,ak) 6 (r(B (0) 0 , 0)r(B(0) ∞ ,∞))γ n∏ k=1 r(B (0) k , a (0) k ) = = 4n+2γ/nγ2γ/n |n2 − 4γ|n/2+2γ/n ∣ ∣ ∣ ∣ n − 2 √ γ n + 2 √ γ ∣ ∣ ∣ ∣ 2 √ γ . В случае σ0 > 1/ √ 2γ доказательство завершается с помощью метода работы [7]. Тео- рема доказана. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №5 11 1. Лаврентьев М.А. К теории конформных отображений // Тр. Физ.-мат. ин-та АН СССР. – 1934. – 5. – С. 159–245. 2. Голузин Г.М. Геометрическая теория функций комплексного переменного. – Москва: Наука, 1966. – 628 с. 3. Лебедев Н.А. Принцип площадей в теории однолистных функций. – Москва: Наука, 1975. – 336 с. 4. Бахтина Г.П. Вариационные методы и квадратичные дифференциалы в задачах о неналегающих областях: Автореф. дис. . . . канд. физ.-мат. наук. – Киев, 1975. – 11 с. 5. Кузьмина Г. В. Задачи об экстремальном разбиении римановой сферы // Зап. науч. семинаров Ст.- Петербург. отд. Мат. ин-та АН. – 2001. – 276. – С. 253–275. 6. Кузьмина Г. В. Метод экстремальной метрики в задачах о максимуме произведения степеней кон- формных радиусов неналегающих областей при наличии свободных параметров // Там же. – 2003. – 302. – С. 52–67. 7. Бахтин А.К. Экстремальные задачи и квадратичные дифференциалы в геометрической теории функций комплексного переменного: Дис. . . . д-ра физ.-мат. наук. – Киев, 2007. – 294 с. 8. Хейман В.К. Многолистные функции. – Москва: Изд-во иностр. лит., 1960. – 180 с. 9. Дубинин В.Н. Разделяющее преобразование областей и задачи об экстремальном разбиении // Зап. науч. семинаров Ленингр. отд. Мат. ин-та АН СССР. – 1988. – 168. – С. 48–66. 10. Дубинин В.Н. Емкости конденсаторов в геометрической теории функций: Учеб. пособие. – Владиво- сток: Изд. Дальневост. ун-та, 2003. – 116 с. 11. Дженкинс Дж.А. Однолистные функции и конформные отображения. – Москва: Изд-во иностр. лит., 1962. – 256 с. 12. Дубинин В.Н. Асимптотика модуля вырождающегося конденсатора и некоторые ее применения // Зап. науч. семинаров Ст.-Петербург. отд. Мат. ин-та АН. – 1997. – 237. – С. 56–73. 13. Дубинин В.Н. Метод симметризации в геометрической теории функций комплексного переменного // Успехи мат. наук. – 1994. – 49, № 1 (295). – С. 3–76. 14. Бахтин А.К., Таргонский А.Л. Экстремальные задачи и квадратичные дифференциалы // Нелiнiйнi коливання. – 2005. – 8, № 3. – С. 298–303. 15. Бахтин А.К. О некоторых экстремальных задачах геометрической теории функций комплексного переменного // Доп. НАН України. – 2006. – № 9. – С. 7–11. Поступило в редакцию 13.08.2007Институт математики НАН Украины, Киев 12 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №5
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-4562
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Russian
last_indexed 2025-12-07T16:48:10Z
publishDate 2008
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Бахтин, А.К.
Таргонский, А.Л.
2009-12-07T13:03:36Z
2009-12-07T13:03:36Z
2008
О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств / А.К. Бахтин, А.Л. Таргонский // Доп. НАН України. — 2008. — № 5. — С. 7-12. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4562
517.54
New problems on non-overlapping domains with free poles are presented.
ru
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Математика
О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
Article
published earlier
spellingShingle О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
Бахтин, А.К.
Таргонский, А.Л.
Математика
title О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
title_full О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
title_fullStr О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
title_full_unstemmed О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
title_short О произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
title_sort о произведении внутренних радиусов неналегающих областей и открытых множеств
topic Математика
topic_facet Математика
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4562
work_keys_str_mv AT bahtinak oproizvedeniivnutrennihradiusovnenalegaûŝihoblasteiiotkrytyhmnožestv
AT targonskiial oproizvedeniivnutrennihradiusovnenalegaûŝihoblasteiiotkrytyhmnožestv