在单复变函数中, 众所周知双全纯函数的偏差定理是成立的, 如下所示.
定理1.1[1] 若 $f$为复平面单位圆盘 $U$上正规化双全纯函数, 则 $\frac{1-|z|}{(1+|z|)^{3}}\leq|f^{'}(z)|\leq\frac{1+|z|}{(1-|z|)^{3}}.$
然而, 在多复变量的情况下, Cartan[2]指出正规化的双全纯映照相应的偏差定理不再成立.而且他建议人们去研究双全纯星形映照, 双全纯凸映照及其它重要的双全纯映照子族精确的偏差定理.遗憾的是, 目前, 我们仅能获得星形映照, 螺形映照及其扩充子族的增长与掩盖定理(相关结果可见文献[3-4]), 但对应的偏差结果仍处于猜测阶段.近年来, 双全纯凸(准凸)映照的偏差定理的研究已经获得一些可喜成果(如文献[5-9]).但目前星形映照与螺形映照的偏差估计研究成果还较少.在这篇文章中, 针对一类 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照, 我们建立了相应的偏差上界估计.
全文中用 $C$表示复平面, $U$表示复平面上的单位圆盘; $B_{n}$为复向量空间 $C_{n}$中的开单位球, $X$为具有任意范数 $\|\cdot\|$的复Banach空间, $B$为 $X$中的开单位球, $X^{\ast}$为 $X$的对偶空间.对每一 $x\in X\backslash\{0\}$, 定义 $T(x)=\{T_{x}\in X^{\ast}:\|T_{x}\|=1, T_{x}(x)=\|x\|\}$.由Hahn-Banach定理 $T(x)$非空.对任意 $\alpha(\neq0)\in C$, 对应于 $T_{x}\in T(x)$, $\frac{|\alpha|}{\alpha}T_{x}\in T(\alpha x)$, 我们总是记 $\frac{|\alpha|}{\alpha}T_{x}=T_{\alpha x}$.用 $H(U, C)$表示 $U$到 $C$的全纯函数的全体, $H(B)$表示 $B$到 $X$的全纯映射的全体.若Fréchet导数 $Df(x)$在每一点 $x\in B$有有界逆, 称 $f$为 $B$上的局部双全纯映射; 若逆映射 $f^{-1}$存在, 且在 $f(B)$上全纯, 称 $f$为 $B$上的双全纯映射; 若 $f\in H(B)$满足 $f(0)=0, Df(0)=I$, 其中 $I$为单位矩阵, 称 $f$为 $B$上正规化全纯映射.
对于Reinhard域 $\Omega_{p_{1}, \cdot\cdot\cdot, p_{n}} =\{z\in C^{n}:\sum\limits_{j=1}^{n}|z_{j}|^{p_{j}}<1\}, p_{j}\geq1, j=1, \cdots, n. $容易知道, 它是 $C_{n}$中的有界凸圆型域, 即 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$满足:对 $\forall z\in \Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}, \xi_{j}\in \overline{D}, $都有 $(\xi_{1}z_{1}, \ldots, \xi_{n}z_{n})\in \Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$. $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$上的Minkowski泛函 $\rho(z)$定义为 $\rho(z)=inf\{t>0:\frac{z}{t}\in \Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}\}.$易知, Minkowski泛函 $\rho(z)$是 $C_{n}$的一种Banach范数, 且 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$是 $C_{n}$在此Banach范数下空间的单位球[10].在 $\overline{\Omega}_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$上, 除去一个低维流形外, Minkowski泛函 $\rho(z)$是 $C^{1}$的.
定义2.1[11] 设 $f$是 $B_{n}$上的正规化局部双全纯映射, 若 $\alpha\in (0, 1], \beta\in(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$, 且
则称 $f$为 $B_{n}$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映射.
当 $n=1$时, 定义转化为Re $\{e^{-i\beta}\frac{f(z)}{zf^{'}(z)}\}\geq \alpha\cos\beta.$
定义2.2 设 $f$是 $B$上的正规化局部双全纯映射, 若 $\alpha\in (0, 1], \beta\in(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$, 且
则称 $f$为 $B$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映射.
定义2.3[11] 设 $G$为 $C_{n}$中的有界星形圆型域, 其Minkowski泛函 $\rho(z)$除去一个低维流形外是一个 $C^{1}$函数, $f(z)$为 $G$上正规化局部双全纯映射, 若 $\alpha\in (0, 1], \beta\in(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$, 且
则称 $f(z)$为 $G$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映射.此处 $\frac{\partial\rho(z)}{\partial z} =(\frac{\partial\rho(z)}{\partial z_{1}}, \cdots, \frac{\partial\rho(z)}{\partial z_{n}}).$
本文的研究结果要用到下述引理, 陈述如下
引理2.1[12] 设 $p\in H(U)$, 且 $p(0)=1$, 若Re $p(z)\geq0, $则 $\frac{1-|z|}{1+|z|}\leq {\hbox{Re}}p(z)\leq|p(z)|\leq\frac{1+|z|}{1-|z|}.$
引理2.2 若 $\tau\neq0$为一复数, 则Re $\tau\geq\lambda\Longleftrightarrow |\frac{1}{\tau}-\frac{1}{2\lambda}|\leq\frac{1}{2\lambda}, \lambda>0$.
证 简单计算可得.
引理2.3 若 $f$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, 则
证 记 $p(z)=\frac{1-i\tan\beta}{1-\alpha}\frac{f(z)}{zf^{'}(z)}-\frac{\alpha-i\tan\beta}{1-\alpha}, z\in U$.因 $f$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, 则 $p(z)\in H(U), p(0)=1, {\hbox{Re}}p(z)\geq0.$由引理2.1 $\frac{1-|z|}{1+|z|}\leq {\hbox{Re}}p(z)\leq\frac{1+|z|}{1-|z|}.$整理得
对上式左端利用引理2.2, 即有
或
引理2.4 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则 $F(z)=z\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}(z_{j})}{z_{j}})^{\lambda_{j}}$为 $B_{n}$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照.
证 计算易得 $\frac{\overline{z^{'}}}{\|z\|^{2}}J_{F}^{-1}(z)F(z) =\frac{1}{\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}\frac{z_{j}f_{j}^{'}(z_{j})}{f_{j}(z_{j})}}, $由已知条件Re $\{e^{-i\beta}\frac{f(z)}{zf^{'}(z)}\}\geq \alpha\cos\beta, $利用引理2.2, 可知其等价于 $|e^{i\beta}\frac{zf^{'}(z)}{f(z)}-\frac{1}{2\alpha\cos\beta}|\leq\frac{1}{2\alpha\cos\beta}, $而
再次利用引理2.2可知
故本结论成立.
引理2.5[11] 若 $f$为 $B_{n}$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照, 则
可见若 $f$为单位圆盘 $U$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照, 则
引理2.6 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则
为 $B$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照.
证 记 $g(x)=\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}({T_{u_{j}}(x)})}{T_{u_{j}}(x)})^{\lambda_{j}}$, 则 $DF(x)\eta=(Dg(x)\eta)x+g(x)\eta, $且
此处记 $x_{j}=T_{u_{j}}(x)$.计算易得 $(DF(x))^{-1}\eta=\frac{1}{g(x)}[\eta-\frac{(Dg(x)\eta)x}{g(x)+(Dg(x)x)}].$进而
其它类似引理2.4可得.
对于Reinhard域 $\Omega_{p_{1}, \cdot\cdot\cdot, p_{n}}$, 其Minkowski泛函 $\rho(z)$有下述引理
引理2.7[13] 设 $\rho(z)$是域 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$上的Minkowski泛函, $z\in \Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}\backslash \{0\}$, 则
引理2.8 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则 $F(z)=z\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}(z_{j})}{z_{j}})^{\lambda_{j}}$为域 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$上 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照.
证 利用引理2.7简单计算可得 $\frac{2}{\rho(z)}\frac{\partial\rho(z)}{\partial z}J_{F}^{-1}(z)F(z) =\frac{1}{\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}\frac{z_{j}f_{j}^{'}(z_{j})}{f_{j}(z_{j})}}$, 其它类似引理2.4.
定理3.1 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则
其中 $F(z)=z\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}(z_{j})}{z_{j}})^{\lambda_{j}}, z\in B_{n}.$
证 记 $g(z)=\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}(z_{j})}{z_{j}})^{\lambda_{j}}$, 则
进而
由引理2.3,
注意到 $|z_{j}|\leq\|z\|, \frac{1+t}{1-(1-2\alpha)t}$分别为递增函数, 上式变为
另一方面由引理2.5
而 $\frac{1}{[1-(1-2\alpha)t]^{\frac{2(\alpha-1)}{2\alpha-1}}}$为递增函数, 又 $|z_{j}|\leq\|z\|$, 上式化为
综上可知
定理3.2 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则
证 记 $g(z)=\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}(z_{j})}{z_{j}})^{\lambda_{j}}$, 计算易得
类似定理3.1的证明可得.
定理3.3 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则
其中 $F(x)=x\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}({T_{u_{j}}(x)})}{T_{u_{j}}(x)})^{\lambda_{j}}, x\in B.$
证 记 $g(x)=\prod\limits_{j=1}^{n}(\frac{f_{j}({T_{u_{j}}(x)})}{T_{u_{j}}(x)})^{\lambda_{j}}$, 则 $DF(x)=g(x)\{I+x\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}[\frac{f_{j}^{'}(T_{u_{j}(x)})}{f_{j}(T_{u_{j}}(x))}-\frac{1}{T_{u_{j}}(x)}]T_{u_{j}}(\cdot)\}, $此处 $T_{u_{j}}(\cdot)$是行向量.因此
记 $x_{j}=T_{u_{j}}(x)$, 上式化为
其它类似定理3.1, 可证本命题成立.
定理3.4 设 $f_{j}$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, $\lambda_{j}\geq0$且 $\sum\limits_{j=1}^{n}\lambda_{j}=1$, 则
证 类似定理3.1和3.2可证.
注1 当 $\beta=0$时, 定理3.1-定理3.4即为 $\alpha$次殆星形映照的偏差上界, 因而推广了文[11]中的结果.
注2 复Bananch空间单位球 $B$上的偏差上界和复 $C^{n}$空间单位球 $B_{n}$上的结果一致, 正如预期的一样.同样对Reinhard域 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$执行类似讨论, 有与定理3.1和定理3.2同样的结论, 文中不再赘述.
对于更一般的有界星形(或凸)圆型域, $\alpha$次殆 $\beta$型螺形映照相应的偏差上界本文没有给出.但引理2.3中的下界本文猜测如下
猜想4.1 若 $f$为单位圆盘 $U$上的 $\alpha$次殆 $\beta$型螺形函数, 则
若下界可得, 则复欧式空间 $C_{n}$中的开单位球 $B_{n}$和Reinhard域 $\Omega_{p_{1}, \cdots, p_{n}}$的偏差下界估计即可顺利解决.盼望对此文感兴趣的读者能做出进一步的研究, 不断丰富多复变函数论的内容.