Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions

We study the classes $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)$, $\mathscr L_\lambda^k$ and $\mathscr B_\lambda^k,$ $k\in\mathbb N,$ consisting of analytic functions $f$ for which respectively $|f(z_1)-f(z_2)|=O(|z_1-z_2|)$, $|f^{(k)} z)|=O(|\lambda^{(k)}(1-|z|)|)$ and $|f^{(k)}(z)|=O(\lambda(1-|z|)/(1-|...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2013
Main Authors: Piddubnyĭ, O. M., Savchuk, V. V., Піддубний, О. М., Савчук, В. В.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут математики НАН України 2013
Online Access:https://trim.imath.kiev.ua/index.php/trim/article/view/163
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Transactions of Institute of Mathematics of NAS of Ukraine
Download file: Pdf

Institution

Transactions of Institute of Mathematics of NAS of Ukraine
_version_ 1872552685083820032
author Piddubnyĭ, O. M.
Savchuk, V. V.
Піддубний, О. М.
Савчук, В. В.
author_facet Piddubnyĭ, O. M.
Savchuk, V. V.
Піддубний, О. М.
Савчук, В. В.
author_institution_txt_mv [ { "author": "О. М. Піддубний", "institution": "Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки" }, { "author": "В. В. Савчук", "institution": "Інститут математики НАН України" } ]
author_sort Piddubnyĭ, O. M.
baseUrl_str https://trim.imath.kiev.ua/index.php/trim/oai
collection OJS
datestamp_date 2018-01-29T14:44:27Z
description We study the classes $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)$, $\mathscr L_\lambda^k$ and $\mathscr B_\lambda^k,$ $k\in\mathbb N,$ consisting of analytic functions $f$ for which respectively $|f(z_1)-f(z_2)|=O(|z_1-z_2|)$, $|f^{(k)} z)|=O(|\lambda^{(k)}(1-|z|)|)$ and $|f^{(k)}(z)|=O(\lambda(1-|z|)/(1-|z|)^k)$, $z\in\mathbb D$. We investigate a question of embedding such classes and give conditions for equalities $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)=\mathscr L_\lambda^k=\mathscr B_\lambda^k$
first_indexed 2026-08-04T01:03:21Z
format Article
fulltext Çáiðíèê ïðàöü Ií-òó ìàòåìàòèêè ÍÀÍ Óêðà¨íè 2013, Ò.10, �1, 184�198 ÓÄÊ 517.5 Î. Ì. Ïiääóáíèé (Ñõiäíî¹âðîïåéñüêèé íàöiîíàëüíèé óí�ò, Ëóöüê) Â. Â. Ñàâ÷óê (Ií�ò ìàòåìàòèêè ÍÀÍ Óêðà¨íè, Êè¨â) ÌÀÆÎÐÀÍÒÈ Â ÒÅÎÐÅÌI ÒÈÏÓ ÃÀÐÄI�ËIÒÒËÂÓÄÀ ÄËß ÏÎÕIÄÍÈÕ ÂÈÙÈÕ ÏÎÐßÄÊI ÀÍÀËIÒÈ×ÍÈÕ ÔÓÍÊÖIÉ We study the classes Lipλ(D), L k λ and Bk λ, k ∈ N, consisting of analytic functions f for which respectively |f(z1) − f(z2)| = O(|z1 − z2|), |f (k)(z)| = O(|λ(k)(1 − |z|)|) and |f (k)(z)| = O(λ(1 − |z|)/(1 − |z|)k), z ∈ D. We investigate a question of embedding such classes and give conditions for equalities Lipλ(D) = L k λ = Bk λ. Âèâ÷àþòüñÿ êëàñè Lipλ(D), L k λ i Bk λ, k ∈ N, àíàëiòè÷íèõ ôóíêöié f , äëÿ ÿêèõ âiäïîâiäíî |f(z1)− f(z2)| = O(|z1 − z2|), |f (k)(z)| = O(|λ(k)(1− |z|)|) i |f (k)(z)| = O(λ(1−|z|)/(1−|z|)k), z ∈ D. Äîñëiäæåíî âêëàäåííÿ öèõ êëàñiâ òà âêàçàíî óìîâè íà ìàæîðàíòó λ, çà ÿêèõ Lipλ(D) = L k λ = Bk λ.  äàíié ñòàòòi íàâîäÿòüñÿ ðåçóëüòàòè äîñëiäæåíü ïîâåäiíêè ïî- õiäíèõ âèùèõ ïîðÿäêiâ àíàëiòè÷íèõ ôóíêöié â êîíòåêñòi òàêî¨ òåî- ðåìè. Òåîðåìà Ãàðäi�Ëiòòëâóäà [1, òåîðåìà 43]. Íåõàé f � ôóíêöiÿ, àíàëiòè÷íà â êðóçi D := {z ∈ C : |z| < 1}, 0 < α < 1 i β > α. Äëÿ òîãî, ùîá f áóëà íåïåðåðâíîþ â D i |f(z1)− f(z2)| ≤ C|z1 − z2|α, z1, z2 ∈ D, C = const > 0, íåîáõiäíî i äîñòàòíüî, ùîá |f (β)(z)| ≤ KC (1− |z|)β−α ∀ z ∈ D, äå f (β)(z) := ∞∑ k=[β] Γ(k + 1) Γ(k + 1− β) f̂kzk−[β], f̂k := f (k)(0) k! , z ∈ D, c© Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê, 2013 Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 185 � äðîáîâà ïîõiäíà ïîðÿäêó β â ðîçóìiííi Ðiìàíà�Ëióâiëëÿ (äèâ., íà- ïðèêëàä, [2], �22), K = K(α, β) = const . Ïåðåä ïîñòàíîâêîþ çàäà÷i íàøîãî äîñëiäæåííÿ íàâåäåìî íåîáõiä- íi îçíà÷åííÿ i íàãàäà¹ìî äåÿêi âiäîìi ôàêòè. Îçíà÷åííÿ 1. Äèôåðåíöiéîâíó çðîñòàþ÷ó ôóíêöiþ λ : R+ → R+, λ(0) = 0, áóäåìî íàçèâàòè ìàæîðàíòîþ, ÿêùî λ′ ¹ ñïàäíîþ ôóíêöi¹þ. Îçíà÷åííÿ 2. ([3, ñ. 350]). Äiéñíîçíà÷íà ôóíêöiÿ λ : [a, b) → R íàçèâà¹òüñÿ ðåãóëÿðíî ìîíîòîííîþ íà ïðîìiæêó [a, b) ⊂ R (ñêií- ÷åííîìó àáî íåñêií÷åííîìó), ÿêùî âîíà íåñêií÷åííî äèôåðåíöiéîâíà íà [a, b), i λ, λ′, . . . , λ(k), . . . ¹ çíàêîñòàëèìè ôóíêöiÿìè íà [a, b). Îçíà÷åííÿ 3. Ðåãóëÿðíî ìîíîòîííó ôóíêöiþ λ : R+ → R+, λ(0) = 0, áóäåìî íàçèâàòè ðåãóëÿðíî ìîíîòîííîþ ìàæîðàíòîþ, ÿêùî |λ(k)| ¹ ñïàäíîþ ôóíêöi¹þ äëÿ âñiõ k = 1, 2, . . .. Îçíà÷åííÿ 4. Íåõàé λ : R+ → R+ � íåïåðåðâíà çðîñòàþ÷à ôóíêöiÿ, λ(0) = 0. Áóäåìî êàçàòè, ùî ôóíêöiÿ f : D → C íàëåæèòü êëàñîâi Lipλ(D), ÿêùî |f |Lipλ := sup z1,z2∈D |f (z1)− f (z2)| λ (|z1 − z2|) < ∞. ßêùî ïðè öüîìó ôóíêöiÿ f ¹ àíàëiòè÷íîþ â D, òî ïèñàòèìåìî f ∈ A Lipλ(D), à ÿêùî äî òîãî æ f ¹ íåïåðåðâíîþ â D, òî ïèñàòè- ìåìî f ∈ A Lipλ(D). Ïîçíà÷èìî ÷åðåç A(D) ïðîñòið ôóíêöié, àíàëiòè÷íèõ â D i íåïå- ðåðâíèõ â D ç íîðìîþ ‖f‖ := maxz∈D |f(z)|. Çàóâàæåííÿ 1. ßêùî f ∈ A Lipλ(D), òî |f |Lipλ = sup z1,z2: |z1|=|z2|=1 |f (z1)− f (z2)| λ (|z1 − z2|) < ∞. Ó öüîìó ëåãêî ïåðåêîíàòèñÿ, ðîçãëÿíóâøè ôóíêöi¨, ÿêi ¹ àëãåáðà¨÷- íèìè ìíîãî÷ëåíàìè, à ïîòiì ñêîðèñòàòèñÿ òåîðåìîþ ïðî ùiëüíiñòü àëãåáðà¨÷íèõ ìíîãî÷ëåíiâ â ïðîñòîði A(D). Öiëêîì çðîçóìiëî òàêîæ, ùî A Lipλ(D) ⊂ A Lipλ(D) ⊂ H∞, 186 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê äå H∞ � ïðîñòið îáìåæåíèõ àíàëiòè÷íèõ ôóíêöié. Îçíà÷åííÿ 5. Íåõàé λ : R+ → R+ � ôóíêöiÿ, k ðàçiâ äèôåðåí- öiéîâíà, k ∈ N, i |λ(j)(t)| > 0, t > 0, j = 1, k. Áóäåìî êàçàòè, ùî àíàëiòè÷íà ôóíêöiÿ f : D → C íàëåæèòü êëàñîâi L k λ , ÿêùî |f |L k λ := sup z∈D ∣∣f (k)(z) ∣∣ |λ(k)(1− |z|)| < ∞. Îçíà÷åííÿ 6. Íåõàé λ : R+ → R+ � íåïåðåðâíà çðîñòàþ÷à ôóíêöiÿ, λ(t) > 0, t > 0, λ(0) = 0 i k ∈ N. Áóäåìî êàçàòè, ùî àíàëiòè÷íà ôóíêöiÿ f : D → C íàëåæèòü êëàñîâi Bk λ, ÿêùî |f |Bk λ := sup z∈D (1− |z|)k λ(1− |z|) ∣∣∣f (k)(z) ∣∣∣ < ∞. Çàóâàæåííÿ 2. Äëÿ òîãî, ùîá êëàñè L k λ i Bk λ, k ∈ N, áóëè íåòðèâiàëüíèìè, òîáòî ñêëàäàëèñÿ íå òiëüêè ç àëãåáðà¨÷íèõ ìíîãî- ÷ëåíiâ ñòåïåíÿ íå âèùå k − 1, íåîáõiäíî i äîñòàòíüî, ùîá âiäïîâiäíî lim inf t→0+ |λ(k)(t)| > 0 i lim inf t→0+ λ(t) tk > 0. Ñïðàâäi, äîñòàòíiñòü öüîãî òâåðäæåííÿ ¹ î÷åâèäíîþ, à íåîáõiä- íiñòü ìîæíà âñòàíîâèòè çà äîïîìîãîþ òàêèõ ìiðêóâàíü. Íåõàé ôóíêöiÿ f íå ¹ àëãåáðà¨÷íèì ìíîãî÷ëåíîì ñòåïåíÿ íå âèùå k − 1, òîáòî f (k) 6≡ 0. Òîäi çíàéäåòüñÿ m ∈ Z+ òàêå, ùî 0 < 1 2m (m + k)! m! ∣∣∣f̂m+k ∣∣∣ ≤ %m (m + k)! m! ∣∣∣f̂m+k ∣∣∣ = = 1 2π ∣∣∣∣∫ 2π 0 f (k)(%eit)e−imtdt ∣∣∣∣ ≤ ≤  |λ(k)(1− %)|, f ∈ L k λ , λ(1− %) (1− %)k , f ∈ Bk λ, ∀ % ∈ [1/2, 1) . Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 187 Öi ñïiââiäíîøåííÿ é äîâîäÿòü íåîáõiäíiñòü. Çâ'ÿçîê ìiæ êëàñàìè ALipλ(D) i L k λ îïèñó¹òüñÿ òàêèì òâåðäæåí- íÿì. Òåîðåìà 1. Íåõàé λ � ìàæîðàíòà i ∫ 1 0 |λ′(t)|dt < ∞. Òîäi L 1 λ ⊂ ALipλ(D). (1) ßêùî äî òîãî æ λ ¹ ðåãóëÿðíî ìîíîòîííîþ ìàæîðàíòîþ, òî · · · ⊂ L k λ ⊂ · · · ⊂ L 2 λ ⊂ L 1 λ ⊂ ALipλ(D). (2) Äîâåäåííÿ. Âêëþ÷åííÿ (1) äîâåäåíå â [4, òåîðåìà 4]. Òîìó çà- ëèøà¹òüñÿ ïîêàçàòè (i öüîãî äîñèòü), ùî L 2 λ ⊂ L 1 λ . Äëÿ öüîãî ðîçã- ëÿíåìî ðiâíiñòü f ′(%eit) = ∫ % 0 f ′′(reit)eitdr + f ′(0), ∀ % ∈ [0, 1), t ∈ [0, 2π]. Çâiäñè âíàñëiäîê ìîíîòîííîñòi ôóíêöié |λ′| i |λ′′| îäåðæèìî íåðiâ- íiñòü |f ′(%eit)| ≤ |f |L 2 λ ∫ % 0 |λ′′(1− r)|dr + |f ′(0)| = = |f |L 2 λ ∫ 1 1−% |λ′′(r)|dr + |f ′(0)| < < ( |f |L 2 λ + |f ′(0)| |λ′(1)| ) |λ′(1− %)|, ∀ % ∈ [0, 1), ç ÿêî¨ i âèïëèâ๠ïîòðiáíå âêëþ÷åííÿ. Òåîðåìó äîâåäåíî. Çâ'ÿçîê ìiæ êëàñàìè ALipλ(D) i Bk λ îïèñó¹òüñÿ òàêèì òâåðäæåí- íÿì. Òåîðåìà 2. Íåõàé λ : R+ → R+ � íåïåðåðâíà íåñïàäíà ôóíêöiÿ, λ(t) > 0, t > 0 i λ(0) = 0. Òîäi ALipλ(D) ⊂ B1 λ ⊂ B2 λ ⊂ · · · ⊂ Bk λ ⊂ · · · . (3) 188 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê Äîâåäåííÿ. Ïåðøå âêëþ÷åííÿ â (3) ìîæíà ââàæàòè âiäîìèì ôàêòîì (äèâ. [5]), àëå íå çàéâèì áóäå íàâåñòè éîãî äîâåäåííÿ, ÿêå  ðóíòó¹òüñÿ íà òåõíiöi K� ôóíêöiîíàëó. Íàãàäà¹ìî, ùî K� ôóíêöiîíàë äðîáîâîãî ïîðÿäêó â ïðîñòîði A(D) îçíà÷à¹òüñÿ òàê Kr(δ, f) := inf g: g(r)∈Hp ( ‖f − g‖+ δ ∥∥∥g(r) ∥∥∥) , 0 < p ≤ ∞. Íåõàé f ∈ ALipλ(D). Çà ôîðìóëîþ Êîøi äëÿ áóäü-ÿêî¨ àíàëiòè÷- íî¨ ôóíêöi¨ g òàêî¨, ùî g′ ∈ A(D) f ′(z) = 1 2π ∫ 2π 0 f(Reit)− g(eit) (Reit − z)2 Reitdt + g′ ( z R ) , |z| < R < 1. Çâiäñè âèïëèâ๠îöiíêà |f ′(z)| ≤ ‖f(R·)− g‖ 1 2π ∫ 2π 0 R |Reit − z|2 dt + ‖g′‖ ≤ ≤ ‖f(R·)− g‖ 1 R− |z| + ‖g′‖. Îòæå, (R− |z|)|f ′(z)| ≤ ‖f(R·)− g‖+ (1− |z|)‖g′‖. Îñêiëüêè ôóíêöiÿ g ¹ äîâiëüíîþ, òî îñòàííÿ íåðiâíiñòü îçíà÷à¹, ùî (R− |z|)|f ′(z)| ≤ K (1− |z|, fR) , (4) äå fR(z) := f(Rz). Âiäîìî (äèâ., íàïðèêëàä, [6, ñ. 177]), ùî äëÿ áóäü-ÿêî¨ ôóíêöi¨ F ∈ A(D) K(δ, F ) ≤ Cω(δ, F ), δ > 0, äå C � àáñîëþòíà ñòàëà i ω(δ, F ) := sup|t|≤δ ‖F (·eit)−F (·)‖ � ìîäóëü íåïåðåðâíîñòi ôóíêöi¨ F . Òîìó, ïî¹äíóþ÷è öåé ôàêò ç (4), à òàêîæ âðàõîâóþ÷è îçíà÷åííÿ âåëè÷èíè |f |Lipλ i ìîíîòîííiñòü ôóíêöi¨ λ, îòðèìà¹ìî (R− |z|)|f ′(z)| ≤ Cω (1− |z|, fR) = C sup |t|≤1−|z| ‖f(Reit·)− f(R·)‖C(T) ≤ Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 189 ≤ C|f |Lipλ sup |t|≤1−|z| λ ( R|eit − 1| ) = C|f |Lipλ sup |t|≤1−|z| λ ( 2R ∣∣∣∣sin t 2 ∣∣∣∣) ≤ ≤ C|f |Lipλ λ (R(1− |z|)) . Ñïðÿìóâàâøè òåïåð R → 1−, îòðèìà¹ìî ñïiââiäíîøåííÿ 1− |z| λ(1− |z|) |f ′(z)| ≤ C|f |Lipλ < ∞ ∀ z ∈ D, à öå îçíà÷à¹, ùî f ∈ B1 λ. Äëÿ äîâåäåííÿ ðåøòè âêëþ÷åíü â (3) äîñèòü ïîêàçàòè, ùî B1 λ ⊂ B2 λ. Äëÿ öüîãî ñêîðèñòà¹ìîñÿ ôîðìóëîþ f ′′(z) = 1 2πi ∫ |ζ|=R f ′(ζ) (ζ − z)2 dζ, |z| < R < 1. Îòæå, |f ′′(z)| ≤ R 2π ∫ 2π 0 |f ′(Reiθ)| |Reiθ − z|2 dθ ≤ ≤ |f |B1 λ λ(1−R) 1−R R 2π ∫ 2π 0 dθ R2 − 2R|z| cos θ − |z|2 = = |f |B1 λ λ(1−R) 1−R R R2 − |z|2 ≤ |f |B1 λ λ(1−R) 1−R 1 R− |z| . Ïîêëàäåìî òåïåð R = (1+ |z|)/2. Òîäi ç ïîïåðåäíüî¨ îöiíêè âèïëèâ๠ñïiââiäíîøåííÿ |f |B2 λ = sup z∈D (1− |z|)2 λ(1− |z|) |f ′′(z)| ≤ 4|f |B1 λ sup z∈D λ ( 1−|z| 2 ) λ(1− |z|) ≤ 4|f |B1 λ , ÿêå é ïîòðiáíî áóëî äîâåñòè. Âêëþ÷åííÿ Bk λ ⊂ Bk+1 λ , k ≥ 2, âèïëèâàþòü ç äîâåäåíîãî çà äîïî- ìîãîþ ïiäñòàíîâêè f ′ := fk. Òåîðåìó äîâåäåíî. Ïîâåðíåìîñÿ ùå ðàç äî òåîðåìè Ãàðäi�Ëiòòëâóäà. 190 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê Íåõàé λ(t) = tα, 0 < α < 1, i β = k, k ∈ N. Òîäi òåîðåìó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà â ïðèéíÿòèõ ïîçíà÷åííÿõ ìîæíà ïåðåïèñàòè ó òà- êîìó âèãëÿäi: äëÿ àíàëiòè÷íî¨ â D ôóíêöi¨ f |f |L k λ < ∞⇐⇒ |f |Lipλ < ∞⇐⇒ |f |Bk λ < ∞, àáî â ðiâíîñèëüíié ôîðìi: L k λ = ALipλ(D) = Bk λ, ∀ k ∈ N.  çàãàëüíîìó æ âèïàäêó äëÿ ðåãóëÿðíî¨ ìàæîðàíòè λ, ÿêà çà- äîâîëüíÿ¹ óìîâè òåîðåì 1 i 2, çãiäíî ç öèìè æ òàêè òâåðäæåííÿìè äîñòîâiðíî çíà¹ìî ëèøå ïðî òàêi âêëàäåííÿ · · · ⊂ L 2 λ ⊂ L 1 λ ⊂ ALipλ(D) ⊂ B1 λ ⊂ B2 λ ⊂ · · · . Ç îãëÿäó íà öå ïðèðîäíî âèíèêàþòü òàêi çàäà÷i. Çàäà÷à 1. Íåõàé k ∈ N. Îïèñàòè ìíîæèíó âñiõ ðåãóëÿðíèõ ìàæîðàíò λ, äëÿ ÿêèõ ALipλ(D) ⊂ L k λ . (5) Çàäà÷à 2. Íåõàé k ∈ N. Îïèñàòè ìíîæèíó âñiõ íåñïàäíèõ ôóíêöié λ : R+ → R+, λ(t) > 0, t > 0, äëÿ ÿêèõ ALipλ(D) ⊃ Bk λ. (6) ×àñòèííèé ðîçâ'ÿçîê çàäà÷i 1 ïðè k = 1 äà¹òüñÿ íàñòóïíèì òâåð- äæåííÿì. Òåîðåìà Íüîëüäåðà�Îáåðëiíà [7]. Íåõàé λ � ìàæîðàíòà. Äëÿ òîãî, ùîá ìàëî ìiñöå âêëàäåííÿ (5) ïðè k = 1 íåîáõiäíî i äî- ñòàòíüî, ùîá lim sup t→0+ λ (t) tλ′(t) < ∞. (7) Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 191 ßê íàñëiäîê ç òåîðåìè 1 òà òåîðåìè Íüîëüäåðà�Îáåðëiíà, ìà¹ìî òàêå òâåðäæåííÿ. Íàñëiäîê 1.Íåõàé λ � ìàæîðàíòà i ∫ 1 0 |λ′(t)|dt < ∞. Äëÿ òîãî, ùîá ìàëà ìiñöå ðiâíiñòü ìíîæèí ALipλ(D) = L 1 λ íåîáõiäíî i äîñòàòíüî, ùîá âèêîíóâàëàñÿ óìîâà (7). Çàäà÷à 2 ¹ çíà÷íî ñêëàäíiøîþ i äîòåïåð çàëèøà¹òüñÿ íå ðîçâ'ÿ- çàíîþ. Àëå ó öüîìó íàïðÿìêó âäàëîñÿ äîñÿãòè òàêîãî ïðîãðåñó. Òåîðåìà 3. Íåõàé λ : R+ → R+ � íåïåðåðâíà íåñïàäíà ôóíêöiÿ, λ(t) > 0, t > 0 i λ(0) = 0. Òîäi: 1) ∫ x 0 λ(t) t dt = O(1)λ(x), x > 0 =⇒ ALipλ(D) ⊃ B1 λ; (8) 2) ÿêùî k ∈ N, òî∫ 1 x λ(t) tk+1 dt = O(1) λ(x) xk , 0 < x < 1 =⇒ Bk λ ⊃ Bk+1 λ ; 3)∫ 1 x λ(t) t2 dt = O(1) λ(x) x , 0 < x < 1 =⇒ B1 λ ⊃ B2 λ ⊃ · · · ⊃ Bk λ ⊃ · · · . Ç òåîðåì 2 i 3 âèïëèâ๠Íàñëiäîê 2. Íåõàé λ : R+ → R+ � íåïåðåðâíà íåñïàäíà ôóíê- öiÿ, λ(t) > 0, t > 0 i λ(0) = 0. ßêùî âèêîíó¹òüñÿ óìîâà∫ x 0 λ(t) t dt + x ∫ 1 x λ(t) t2 dt = O (λ(x)) , 0 < x < 1, òî ALipλ(D) = ALipλ(D) = B1 λ = B2 λ = · · · = Bk λ = · · · . 192 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê Äîâåäåííÿ. Òâåðäæåííÿ ïóíêòó 1) ¹ áåçïîñåðåäíiì íàñëiäêîì òåîðåìè ß.Ë. Ãåðîíiìóñà [4, òåîðåìà 4] . Äîâåäåìî òåïåð ïóíêò 2). Ïåðø çà âñå çàóâàæèìî, ùî çà óìîâè∫ 1 x λ(t) tk+1 dt = O(1) λ(x) xk , 0 < x < 1, (9) äëÿ ôóíêöi¨ λ âèêîíó¹òüñÿ ñïiââiäíîøåííÿ lim inf δ→0+ (δ−kλ(δ)) > 0. (10) Íåõàé òåïåð f ∈ Bk+1 λ . Âèõîäÿ÷è ç ðiâíîñòi f (k)(z) = ∫ z 0 f (k+1)(ζ)dζ + f (k)(0), z ∈ D, äå iíòåãðóâàííÿ âåäåòüñÿ âçäîâæ âiäðiçêà, ùî ç'¹äíó¹ òî÷êè 0 i z, íà ïiäñòàâi óìîâè (9) îòðèìà¹ìî îöiíêó |f (k)(z)| ≤ ∫ |z| 0 |f (k)(ζ)|dζ + |f (k)(0)| ≤ ≤ |f |Bk+1 λ (∫ |z| 0 λ(1− ζ) (1− ζ)k+1 dζ + |f (k)(0)| ) = = O(1)|f |Bk+1 λ λ(1− |z|)k 1− |z| + |f (k)(0)|. Çâiäñè, âðàõîâóþ÷è (10), îòðèìà¹ìî ñïiââiäíîøåííÿ (1− |z|)k λ(1− |z|) |f (k)(z)| < O(1)|f |Bk+1 λ + |f (k)(0)| (1− |z|) k λ(1− |z|) < ∞, ÿêå é äîâîäèòü âêëþ÷åííÿ f ∈ Bk λ. Äëÿ äîâåäåííÿ ïóíêòó 3) çàóâàæèìî, ùî óìîâà (9), ÿê öå ïîêà- çàíî â [8], ¹ ðiâíîñèëüíîþ òàêié ∃ C > 1 : lim sup δ→0 λ(Cδ) λ(δ) < Ck. Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 193 Îòæå, ÿêùî âèêîíó¹òüñÿ óìîâà (9) ïðè k = 1, òî iñíó¹ ñòàëà C > 1 òàêà, ùî lim sup δ→0 λ(Cδ) λ(δ) < C < C2 < C3 < . . . < Ck < . . . , òîáòî óìîâà (9) âèêîíó¹òüñÿ i ïðè êîæíîìó íàòóðàëüíîìó k. Öåé ôàêò íà ïiäñòàâi âæå äîâåäåíîãî ïóíêòó 2) äîâîäèòü ïóíêò 3). Òâåðäæåííÿ äîâåäåíî. Çàäà÷ó 1 ïîâíiñòþ ðîçâ'ÿçó¹ òàêå òâåðäæåííÿ. Òåîðåìà 4. Íåõàé k ∈ N i λ � ðåãóëÿðíî ìîíîòîííà ìàæîðàí- òà. Äëÿ òîãî, ùîá âèêîíóâàëîñÿ âêëàäåííÿ (5) íåîáõiäíî i äîñòàò- íüî, ùîá C(λ, m) := lim sup t→0+ λ (t) tm ∣∣λ (m) (t) ∣∣ < ∞, m = 1, k. (11) Öå òâåðäæåííÿ ¹ ïî ñóòi ïðåðåôîðìóëþâàííÿì îñíîâíîãî ðåçóëü- òàòó ç [9]. Íàñëiäîê 3. Íåõàé λ � ðåãóëÿðíî ìîíîòîííà ìàæîðàíòà, λ′ ∈ L1(0, 1). Äëÿ òîãî, ùîá äëÿ äàíîãî k ∈ N ìàëà ìiñöå ðiâíiñòü ìíîæèí ALipλ(D) = L k λ íåîáõiäíî i äîñòàòíüî, ùîá âèêîíóâàëàñÿ óìîâà (11). Çàóâàæåííÿ 3. Ïðèêëàäîì ðåãóëÿðíî ìîíîòîííî¨ ìàæîðàíòè, ÿêà çàäîâîëüíÿ¹ óìîâó (7), àëå íå çàäîâîëüíÿ¹ óìîâó (11) ïðè k ≥ 2 ¹ ôóíêöiÿ λ(t) = ln(t + 1). Äîâåäåííÿ. Äîâåäåìî ñïî÷àòêó äîñòàòíiñòü. Äëÿ öüîãî çàôiê- ñó¹ìî äîâiëüíå z ∈ D i âiçüìåìî ïàðàìåòð R òàêèé, ùî 0 < R < 1−|z|. Îñêiëüêè f ∈ A Lipλ(D), òî, âèêîðèñòîâóþ÷è iíòåãðàëüíó ôîðìóëó Êîøi, îòðèìà¹ìî ∣∣∣f (m) (z) ∣∣∣ = ∣∣∣∣∣∣∣ m! 2πi ∫ |z−ζ|=R f (ζ)− f(z) (ζ − z)m+1 dζ ∣∣∣∣∣∣∣ = 194 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê = ∣∣∣∣∣∣ m! 2πi 2π∫ 0 f ( z + Reiθ ) − f (z) Rm+1e(m+1) iθ Reiθidθ ∣∣∣∣∣∣ ≤ ≤ m! 2π 2π∫ 0 ∣∣f (z + Reiθ ) − f (z) ∣∣ Rm dθ ≤ m!|f |Lipλ λ(R) Rm . Îñêiëüêè ëiâà ÷àñòèíà öi¹¨ íåðiâíîñòi íå çàëåæèòü âiä R, òî â íié ìîæíà ïåðåéòè äî ãðàíèöi ïðè R → 1−|z|, âíàñëiäîê ÷îãî îòðèìà¹ìî ñïiââiäíîøåííÿ |f (m)(z)| ≤ m!|f |Lipλ λ(1− |z|) (1− |z|)m , ∀ z ∈ D, m = 1, k. Çâiäñè âèïëèâ๠íåðiâíiñòü |f |L m λ = sup z∈D ∣∣f (k)(z) ∣∣ λ(m)(1− |z|) ≤ m!|f |Lipλ sup t∈(0,1] λ(t) tm|λ(m)(t)| , m = 1, k. Çàëèøà¹òüñÿ çàóâàæèòè, ùî âíàñëiäîê (11) ñóïðåìóì â ïðàâié ÷à- ñòèíi ¹ ñêií÷åííèì. Ñïðàâäi, äëÿ ôóíêöi¨ Fm(δ) := sup t∈[δ,1] λ(t) tm|λ(m)(t)| , δ ∈ (0, 1], ÿêà ¹ íåïåðåðâíîþ íà (0, 1], çãiäíî ç (11) lim δ→0+ Fm(δ) = C(λ, m) < ∞. Òîìó Fm ìîæíî äîîçíà÷èòè äî íåïåðåðâíî¨ íà [0, 1] ôóíêöi¨, ïîêëàâ- øè Fm(0) = C(λ, m). Òàêèì ÷èíîì çà òåîðåìîþ Âåé¹ðøòðàñà sup t∈(0,1] λ(t) tm|λ(m)(t)| = max δ∈[0,1] Fm(δ) < ∞. Äîâåäåìî òåïåð íåîáõiäíiñòü. Ïîêàæåìî, ùî ïðèïóñòèâøè ñó- ïðîòèâíå, òîáòî, ùî (11) íå ñïðàâäæó¹òüñÿ, ìîæíà ïîáóäóâàòè àíàëiòè÷íó ôóíêöiþ f ∈ Lipλ(D), äëÿ ÿêî¨ |f |L k λ = ∞. Òîäi ðàçîì ç (2) öå îçíà÷àòèìå: L k λ ⊂ ALipλ(D) $ L k λ , Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 195 ùî, î÷åâèäíî, ¹ àáñóðäîì. Ðîçãëÿíåìî ñïî÷àòêó âèïàäîê, êîëè k = 2 i ïðèïóñòèìî, ùî lim sup t→0+ λ (t) t2|λ′′ (t)| = ∞. Òîäi iñíó¹ òàêà ìîíîòîííî ñïàäíà ïîñëiäîâíiñòü çíà÷åíü {tj}∞j=1 àð- ãóìåíòó t ∈ (0, 1], äëÿ ÿêî¨ λ (tj) t2j |λ′′ (tj)| ≥ 23j , j = 1, 2, .... (12) Îçíà÷èìî àíàëiòè÷íó â D ôóíêöiþ f çà ïðàâèëîì f (z) = ∞∑ j=1 ajz nj , aj = λ(tj) 2j , nj = [ 1 tj ] , (13) äå [·] îçíà÷๠öiëó ÷àñòèíó äîäàòíîãî ÷èñëà. Ëåãêî áà÷èòè, ùî äëÿ ðàäióñà çáiæíîñòi Rf ðÿäó (13) âèêîíó¹òüñÿ ñïiââiäíîøåííÿ 1 Rf = lim sup j→∞ |aj |1/nj ≤ lim j→∞ ( λ(1) 2j )1/nj ≤ 1. Òîìó ôóíêöiÿ f ¹ àíàëiòè÷íîþ â êðóçi D. Ïîêàæåìî òåïåð, ùî f ∈ Lipλ(D). Äëÿ öüîãî íàì áóäå ïîòðiáíà òàêà Ëåìà. Íåõàé λ � ìàæîðàíòà. Òîäi äëÿ áóäü-ÿêîãî l ∈ N sup z1,z2∈D ∣∣zl 1 − zl 2 ∣∣ λ(|z1 − z2|) ≤ 2 λ(1/l) . (14) Äîâåäåííÿ. Ïåðø çà âñå çàóâàæèìî, ùî ðàçîì ç ôóíêöi¹þ λ íà iíòåðâàëi (0, 1) çðîñò๠i ôóíêöiÿ t 7→ t/λ(t). Ñïðàâäi, âíàñëiäîê ìîíîòîííîñòi λ′ çà òåîðåìîþ Ëàãðàíæà äëÿ áóäü-ÿêèõ 0 < t1 ≤ t2 ≤ 1 iñíóþòü c1, c2 ∈ (0, 1), c1 ≤ c2, òàêi, ùî λ(t1) t1 = λ(t1)− λ(0) t1 − 0 = λ′(c1) ≥ λ′(c2) = λ(t2)− λ(0) t2 − 0 = λ(t2) t2 . 196 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê Îñêiëüêè äëÿ áóäü-ÿêèõ z1, z2 ∈ D∣∣zl 1 − zl 2 ∣∣ = |z1 − z2| · ∣∣zl−1 1 + zl−2 1 z2 + ... + zl−1 2 ∣∣ ≤ l |z1 − z2|, l ∈ N, òî ∣∣zl 1 − zl 2 ∣∣ ≤ min {2, l |z1 − z2|}. (15) Ïîêëàäåìî t = |z1 − z2|. Òîäi çãiäíî ç (15) ìà¹ìî sup z1,z2∈D ∣∣zl 1 − zl 2 ∣∣ λ (|z1 − z2|) ≤ max { sup 0<t<2/l l t λ (t) , sup 2/l<t≤2 2 λ (t) } . (16) Îñêiëüêè ôóíêöiÿ t 7→ t λ (t) çðîñòà¹, òî sup 0<t< 2 l l t λ (t) ≤ 2 λ ( 2 l ) ≤ 2 λ ( 1 l ) , sup 2 l <t≤2 2 λ (t) ≤ 2 λ ( 2 l ) ≤ 2 λ ( 1 l ) . Ïiäñòàâëÿþ÷è îòðèìàíi îöiíêè â (16), îäåðæèìî (14). Ëåìó äîâåäåíî. Ïîâåðíåìîñÿ äî äîâåäåííÿ òåîðåìè. Çãiäíî ç (16) îäåðæèìî |f |Lipλ(D) = sup z1, z2∈D |f (z1)− f (z2)| λ (|z1 − z2|) ≤ ∞∑ j=1 aj sup z1,z2∈D ∣∣znj 1 − z nj 2 ∣∣ λ (|z1 − z2|) ≤ ≤ ∞∑ j=1 λ (tj) 2j · 2 λ ( n−1 j ) = ∞∑ j=1 21−j λ (tj) λ ( n−1 j ) ≤ 2. Îòæå, f ∈ Lipλ(D). Ïîêàæåìî òåïåð, ùî äëÿ ôóíêöi¨ f , îçíà÷åíî¨ çà ïðàâèëîì (13), |f |L 2 λ = ∞. Íå âòðà÷àþ÷è çàãàëüíîñòi, áóäåìî ââàæàòè, ùî n1 ≥ 2. Òîäi f ′′ (z) = ∞∑ j=1 ajnj (nj − 1) znj−2. Ìàæîðàíòè â òåîðåìi òèïó Ãàðäi�Ëiòòëâóäà . . . 197 Ìà¹ìî |f |L 2 λ = sup z∈D |f ′′ (z)| |λ′′ (1− |z|)| ≥ sup 0<r<1 ∞∑ j=1 ajnj (nj − 1) rnj−2 |λ′′ (1− r)| ≥ ≥ sup j∈N sup 0<r<1 ajnj (nj − 1) rnj−2 |λ′′ (1− r)| . Ïîêëàäåìî r = 1− tj . Òîäi 1− r = tj i r = 1− tj ≥ 1− n−1 j . Ïðîäîâ- æóþ÷è äàëi ïîïåðåäíþ îöiíêó, îäåðæèìî |f |L 2 λ ≥ sup j∈N ajnj (nj − 1) ( 1− n−1 j )nj−2∣∣λ′′ (n−1 j ) ∣∣ = = sup j∈N λ (tj) n3 j ( 1− n−1 j )nj 2j ∣∣λ′′ (n−1 j ) ∣∣ (nj − 1) ≥ 1 e sup j∈N λ (tj) n2 j 2j ∣∣λ′′ (n−1 j )∣∣ . Îñêiëüêè 2nj ≥ t−1 j ≥ nj , òî âíàñëiäîê ìîíîòîííîñòi |λ′′| i ñïiââiä- íîøåííÿ (12), îñòàòî÷íî îäåðæèìî |f |L 2 λ ≥ 1 e sup j λ (tj) 2j+2t2j |λ′′ (tj)| ≥ 1 e sup j∈N 23j 2j+2 = ∞. Îòæå, ìè ïîêàçàëè, ùî ÿêùî ì๠ìiñöå âêëàäåííÿ ìíîæèí A Lipλ(D) ⊂ L 2 λ , òî C(λ, 2) < ∞, à ç äðóãîãî áîêó çãiäíî ç òâåð- äæåííÿì ì๠ìiñöå i âêëàäåííÿ A Lipλ(D) ⊂ L 1 λ . Öå, â ñâîþ ÷åðãó, çãiäíî ç òåîðåìîþ Íîëüäåðà�Îáåðëiíà, òÿãíå çà ñîáîþ âèêîíàííÿ óìîâè C(λ, 1) < ∞. Òàêèì ÷èíîì, ïîâíiñòþ äîâåäåíî òåîðåìó ïðè k = 2. Äàëi äîâåäåííÿ íåîáõiäíîñòi óìîâ (11) ïðîâîäèòüñÿ ïîñëiäîâíî äëÿ êîæíîãî íàòóðàëüíîãî k ≥ 3 ç âèêîðèñòàííÿì àíàëîãi÷íèõ ìið- êóâàíü. �äèíà âiäìiííiñòü ïîëÿã๠ëèøå â òîìó, ùî çàìiñòü (12) âè- êîðèñòîâó¹òüñÿ ñïiââiäíîøåííÿ λ (tj) tkj ∣∣λ(k) (tj) ∣∣ ≥ 2(k+1)j , j = 1, 2, . . . . Òåîðåìó äîâåäåíî. 198 Î.Ì. Ïiääóáíèé, Â.Â. Ñàâ÷óê 1. Hardy G., Littlewood J. E. Some properties of fractional integrals. II // Math. Z. � 1931. � 34. � P. 403 � 439. 2. Ñàìêî Ñ. Ã., Êèëáàñ À. À, Ìàðè÷åâ Î. È. Èíòåãðàëû è ïðîèçâîäíûå äðîá- íîãî ïîðÿäêà è íåêîòîðûå èõ ïðèëîæåíèÿ. � Ìèíñê: Íàóêà è òåõíèêà, 1987. � 688 ñ. 3. Áåðíøòåéí Ñ. Í.Î íåêîòîðûõ ñâîéñòâàõ ðåãóëÿðíî ìîíîòîííûõ ôóíêöèé // Ñîáðàíèå ñî÷èíåíèé. Ò.1. � Ì: Èçä-âî ÀÍ ÑÑÑÐ, 1952. � C. 350 � 360. 4. Ãåðîíèìóñ ß. Ë. Î íåêîòîðûõ ñâîéñòâàõ àíàëèòè÷åñêèõ ôóíêöèé, íåïðå- ðûâíûõ â çàìêíóòîì êðóãå èëè êðóãîâîì ñåêòîðå // Ìàòåì. ñá. � 1956. � 38, � 3. � Ñ. 319 � 330. 5. Áðóäíûé Þ. À., Ãîïåíãàóç È. Å. Îáîáùåíèå îäíîé òåîðåìû Õàðäè è Ëèòòëüâóäà // Ìàòåì. ñá. � 1960. � 52, � 3. � Ñ. 891 � 894. 6. DeVore R. A., Lorentz G. G. Constructive Approximation. � Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1993. � 462 p. 7. Nolder C. A., Oberlin D. M. Moduli of continuity and a Hardy�Littlewood theorem // Lecture Notes in Math. � 1987. � � 1351. � P. 265 � 272. 8. Áàðè Í. Ê., Ñòå÷êèí Ñ. Á. Íàèëó÷øèå ïðèáëèæåíèÿ è äèôôåðåíöèàëü- íûå ñâîéñòâà äâóõ ñîïðÿæåííûõ ôóíêöèé // Òðóäû Ìîñê. ìàòåì. î-âà. � 1956. � 5. � Ñ. 483 � 522. 9. Ãîðáàé÷óê Â. É., Ïiääóáíèé Î. Ì. Ïðî ìàæîðàíòè â òåîðåìi Õàðäi� Ëiòòëâóäà äëÿ ïîõiäíèõ âèùèõ ïîðÿäêiâ // Óêð. ìàò. æóðí. � 1995. � 47, � 11. � Ñ. 1574 � 1576.
id oai:trim.imath.kiev.ua:article-163
institution Transactions of Institute of Mathematics of NAS of Ukraine
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
last_indexed 2026-08-04T01:03:21Z
publishDate 2013
publisher Інститут математики НАН України
record_format ojs
resource_txt_mv trimimathkievua/c7/3eea4e49b4be8ffb214231defbd759c7.pdf
spelling oai:trim.imath.kiev.ua:article-1632018-01-29T14:44:27Z Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions Мажоранти в теоремі типу Гарді-Літтлвуда для похідних вищих порядків аналітичних функцій Piddubnyĭ, O. M. Savchuk, V. V. Піддубний, О. М. Савчук, В. В. We study the classes $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)$, $\mathscr L_\lambda^k$ and $\mathscr B_\lambda^k,$ $k\in\mathbb N,$ consisting of analytic functions $f$ for which respectively $|f(z_1)-f(z_2)|=O(|z_1-z_2|)$, $|f^{(k)} z)|=O(|\lambda^{(k)}(1-|z|)|)$ and $|f^{(k)}(z)|=O(\lambda(1-|z|)/(1-|z|)^k)$, $z\in\mathbb D$. We investigate a question of embedding such classes and give conditions for equalities $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)=\mathscr L_\lambda^k=\mathscr B_\lambda^k$ Вивчаються класи $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)$, $\mathscr L_\lambda^k$ і $\mathscr B_\lambda^k,$ $k\in\mathbb N,$ аналітичних функцій $f$, для яких відповідно $|f(z_1)-f(z_2)|=O(|z_1-z_2|)$, $|f^{(k)}(z)|=O(|\lambda^{(k)} 1-|z|)|)$ і $|f^{(k)}(z)|=O(\lambda(1-|z|)/(1-|z|)^k)$, $z\in\mathbb D$. Досліджено вкладення цих класів та вказано умови на мажоранту $\lambda$, за яких $\mathop{\rm Lip}_\lambda(\mathbb D)=\mathscr L_\lambda^k=\mathscrB_\lambda^k$ Інститут математики НАН України 2013-07-15 Article Article application/pdf https://trim.imath.kiev.ua/index.php/trim/article/view/163 Transactions of Institute of Mathematics, the NAS of Ukraine; Vol. 10 No. 1 (2013): Approximation Theory of Functions and Related Problems; 184-198 Сборник Трудов Института математики НАН Украины; Том 10 № 1 (2013): Tеорiя наближення функцiй та сумiжнi питання; 184-198 Збірник Праць Інституту математики НАН України; Том 10 № 1 (2013): Tеорiя наближення функцiй та сумiжнi питання; 184-198 3083-7529 1815-2910 uk https://trim.imath.kiev.ua/index.php/trim/article/view/163/134
spellingShingle Piddubnyĭ, O. M.
Savchuk, V. V.
Піддубний, О. М.
Савчук, В. В.
Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title_alt Мажоранти в теоремі типу Гарді-Літтлвуда для похідних вищих порядків аналітичних функцій
title_full Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title_fullStr Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title_full_unstemmed Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title_short Majorants in Hardy-Littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
title_sort majorants in hardy-littlewood type theorem for higher order derivatives of analytic functions
url https://trim.imath.kiev.ua/index.php/trim/article/view/163
work_keys_str_mv AT piddubnyiom majorantsinhardylittlewoodtypetheoremforhigherorderderivativesofanalyticfunctions
AT savchukvv majorantsinhardylittlewoodtypetheoremforhigherorderderivativesofanalyticfunctions
AT píddubnijom majorantsinhardylittlewoodtypetheoremforhigherorderderivativesofanalyticfunctions
AT savčukvv majorantsinhardylittlewoodtypetheoremforhigherorderderivativesofanalyticfunctions
AT piddubnyiom mažorantivteoremítipugardílíttlvudadlâpohídnihviŝihporâdkívanalítičnihfunkcíj
AT savchukvv mažorantivteoremítipugardílíttlvudadlâpohídnihviŝihporâdkívanalítičnihfunkcíj
AT píddubnijom mažorantivteoremítipugardílíttlvudadlâpohídnihviŝihporâdkívanalítičnihfunkcíj
AT savčukvv mažorantivteoremítipugardílíttlvudadlâpohídnihviŝihporâdkívanalítičnihfunkcíj