数学杂志  2015, Vol. 34 Issue (6): 1393-1399   PDF    
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孙桂荣
黄志刚
线性微分方程亚纯解的Julia集的径向分布
孙桂荣, 黄志刚     
苏州科技学院数理学院, 江苏 苏州 215009
摘要:本文研究了线性微分方程f(n) + An-1f(n-1) + … + A1f' + A0f = 0亚纯解的动力学性质, 其中n ≥ 2, Ai(z)(i = 0, 1, …, n-1) 是具有有限下级的亚纯函数.利用亚纯函数的Nevanlinna值分布理论, 获得了一定条件下方程亚纯解的Julia集的径向分布的下界, 推广了相关文献的结果.
关键词微分方程    亚纯解    Julia集    径向分布    
RADIAL DISTRIBUTIONS OF JULIA SETS OF MEROMORPHIC SOLUTIONS OF LINEAR DIFFERENTIAL EQUATIONS
SUN Gui-rong, HUANG Zhi-gang     
Department of Math., Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
Abstract: This paper is devoted to studying the dynamical properties of solutions of f(n) + An-1f(n-1) + … + A0(z)f = 0, where n(≥ 2) is an integer, and Ai(z)(i = 0, 1, …, n-1) are meromorphic functions of finite lower order. By using Nevanlinna theory of the value distribution of meromorphic functions, we obtain the lower bound on the radial distribution of Julia sets of solutions of such equations in some additional conditions, which improves some results of concerned literature.
Key words: differential equation     meromorphic function     Julia set     radial distribution    
1 引言

文中我们采用值分布论及复动力系统中的标准符号详见文献[1-5].用$\sigma(f)$$\mu(f)$分别表示$f(z)$的增长级和下级, 另外, $f$在点$a$的亏量定义为

$\delta(a, f)=\liminf\limits_{r\rightarrow{+\infty}}\frac{m(r, \frac{1}{f-a})}{T(r, f)} =1-\limsup\limits_{r\rightarrow{+\infty}}\frac{N(r, \frac{1}{f-a})}{T(r, f)}.$

如果$a=\infty$, 则用$m(r, f), N(r, f)$分别替代$m\big(r, \dfrac{1}{f-a}\big)$$N\big(r, \dfrac{1}{f-a}\big)$.如果$\delta(a, f)>0$, 则称$a$$f(z)$的亏值.

假设$f$是亚纯函数, $f^n, n\in \mathbb{N}$表示$f$的第$n$次迭代, 即$f^1=f, \cdots, f^n=f\circ(f^{n-1})$.集合

$F(f)=\{z\in \widehat{\mathbb{C}}:\{f^n\}\mbox{在}z\mbox{的某个邻域内有定义且正规}\}$

称为$f$的Fatou集, 而$J(f)= \widehat{\mathbb{C}}\setminus F(f)$则称为$f$的Julia集.显然$F(f)$是开集, $J(f)$是非空闭集.

$0<\alpha<\beta<2\pi$, 记$\Omega(\alpha, \beta)=\{z\in\mathbb{C}:\alpha<\arg z<\beta\}$.给定$\theta\in[0, 2\pi)$, 如果对任意$\epsilon>0$, 集合$\Omega(\theta-\epsilon, \theta+\epsilon)\cap J(f)$都是无界的, 则称$\arg z=\theta$$J(f)$的径向分布.定义

$\Delta(f)=\{\theta\in[0, 2\pi):\arg z=\theta \mbox{是}J(f)\mbox{的径向分布}\}.$

显然$\Delta(f)$是闭集且可测, 用mes$ \Delta(f)$表示$\Delta(f)$的线性测度. Baker在文[6]中首先指出:如果$f$是超越整函数, 则$J(f)$不可能位于有限多条从原点出发的射线上.当$f(z)$是下级小于无穷的超越整函数时, 乔建永[7]进一步地证明了:如果$\mu(f)<\dfrac{1}{2}$, 则mes$\Delta(f)=2\pi$; 如果$\mu(f)\ge \dfrac{1}{2}$, 则mes$\Delta(f)\ge\dfrac{\pi}{\mu(f)}$.郑建华等人[8]考虑了当$f$是亚纯函数的情形, 在一定条件下得到了$\Delta(f)$测度的下界.自然的问题是:如果函数的下级是无穷, 其Julia集的径向分布是怎样的情况?黄志刚、王珺[9]得到了一类具有无穷下级的整函数的Julia集的径向分布, 他们考虑方程

$f^{(n)}+A_{n-1}f^{(n-1)}+\cdots+A_1f'+A_0f=0$ (1)

的整函数解, 得到

定理A 假设$A_i(z)(i=0, 1, \cdots, n-1)$是下级$\mu(A_i)<\infty$的整函数, 其中$A_0$是超越的且当$r\rightarrow\infty$时, $m(r, A_i)=o(m(r, A_0))(i=1, 2, \cdots, n-1)$.则方程(1.1) 的每一个非平凡解$f$都满足$\rm{mes}\Delta(f)\ge\min\Bigg\{2\pi, \dfrac{\pi}{\mu(A_0)}\Bigg\}$.

可知在定理A的条件下, 方程的每个非平凡解都具有无穷下级.本文继续讨论上述问题, 考虑一类具有无穷下级的亚纯函数的Julia集的径向分布.事实上, 我们得到

定理1.1 假设$A_i(z)(i=0, 1, \cdots, n-1)$是下级为无穷的亚纯函数, 其中$A_0$是超越的且以$\infty$为亏值, 即$\delta(\infty, A_0)>0$, 且当$r\rightarrow\infty$$m(r, A_i)=o(m(r, A_0)) (i=1, 2, \cdots, n-1)$.如果$f(z)(\not\equiv0)$是方程(1.1) 的亚纯解, 且$J(f)$有一个无界分支, 则$\rm{mes}\Delta(f)\ge\min\Bigg\{2\pi, \dfrac{4}{\mu(A_0)}\arcsin\sqrt{\dfrac{\delta(\infty, A_0)}{2}}\Bigg\}.$

推论1.1 假设$A_i(z) (i=0, 1, \cdots, n-1)$是满足$\sigma(A_i)<\mu(A_0)<\infty(i=1, 2, \cdots, n-1)$的亚纯函数, 且$ \delta(\infty, A_0)>0$.如果$f(z)(\not\equiv0)$是方程(1.1) 的亚纯解, 且$J(f)$有一个无界分支, 则

${\rm mes}\Delta(f)\ge\min\Bigg\{2\pi, \dfrac{4}{\mu(A_0)}\arcsin\sqrt{\dfrac{\delta(\infty, A_0)}{2}}\Bigg\}.$

因为$A_0$是超越亚纯函数且以无穷为亏值, 所以$\lim\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{m(r, A_0)}{\log r}=\infty.$由对数导数引理及方程(1.1) 可得

$m(r, A_0)\le \sum\limits_{i=1}^{n}m\big(r, \dfrac{f^{(i)}}{f}\big)+\sum\limits_{i=1}^{n-1}m(r, A_i)+o(1)= O\big(\log T(r, f)+\log r\big)+o\big(m(r, A_0)\big).$

至多除去一个线性测度为有限的集合, 由此可见方程(1.1) 的每一个亚纯解的下级都为无穷.

定理1.2 假设$A_i(z) (i=0, 1, \cdots, n-1)$是有限级的亚纯函数, 且$ \delta(\infty, A_0)>0, \sigma(A_i)<\sigma(A_0) (i=1, 2, \cdots, n-1)$.则存在闭区间$I\subset[0, 2\pi)$, 使得对方程(1.1) 的任意非零亚纯解$f$, 只要$J(f)$有一个无界分支, 都有$I\subset\Delta(f)$且mes$ I\ge\min\Bigg\{2\pi, \dfrac{\pi}{\sigma(A_0)}\Bigg\}$.

2 预备知识

首先介绍两个集合的概念.

假设$B(z_n, r_n)$是复平面上以$z_n$为中心, $r_n$为半径的开圆盘.若$\lim \limits_{n \rightarrow {+\infty}}{z_n}={+\infty}$$\sum\limits_{n=1}^{\infty}{r_n}$有限, 则称$\bigcup \limits_{n=1}^{\infty}{B(z_n, r_n)}$是一个R-集(见文[10]).显然, 集合$\{r=|z|:z\in\bigcup\limits_{n=1}^{\infty}{B(z_n, r_n)}\}$是有限测度集.

如果一个开集在$\widehat{\mathbb{C}}=\mathbb{C}\cup\{\infty\} $至少有三个边界点, 则称这个开集为双曲集.假设$W$$\mathbb{C}$中的一个双曲开集, 对任意$a\in\widehat{\mathbb{C}}\setminus W$, 定义$ C_W(a)=\inf\limits_{z\in w}\{\lambda_w(z)|z-a|\}, $其中$\lambda_W(z)$表示$W$上的双曲度量.如果$W$的每一个分支都是单连通的, 则$C_W(a)\ge\dfrac{1}{2}$.

接下来我们再回顾一下角域上Nevanlinna特征函数的一些概念(见文[11,12]).为简单起见, 我们用$\overline\Omega(\alpha, \beta)$表示$\Omega(\alpha, \beta)$的闭包, 并记

$\Omega(r, \alpha, \beta)=\{z|z\in\Omega(\alpha, \beta), |z|<r\}, \Omega^*(r, \alpha, \beta)=\{z|z\in\Omega(\alpha, \beta), |z|\ge r\}.$

假设$g(z)$是角域$\overline\Omega(\alpha, \beta)$上的亚纯函数, 其中$0<\beta-\alpha\le2\pi$, $\omega=\dfrac{\pi}{\beta-\alpha}$.定义

$A_{\alpha, \beta}(r, g)=\dfrac{\omega}{\pi}\int_1^r\Big(\dfrac{1}{t^\omega}- \dfrac{t^\omega}{r^{2\omega}}\Big)\{\log^+|g(te^{i\alpha})|+\log^+|g(te^{i\beta})|\}\dfrac{dt}{t}, \\ B_{\alpha, \beta}(r, g)=\dfrac{2\omega}{\pi r^{\omega}}\int_\alpha^\beta\log^+|g(re^{i\theta})|\sin \omega(\theta-\alpha)d\theta, \\ C_{\alpha, \beta}(r,g)=2\sum\limits_{1<|b_n|<r}\Big(\dfrac{1}{|b_n|^\omega}-\dfrac{|b_n|^\omega}{r^{2\omega}}\Big)\sin\omega(\beta_n-\alpha), \\ S_{\alpha, \beta}(r, g)=A_{\alpha, \beta}(r, g)+B_{\alpha, \beta}(r, g)+C_{\alpha, \beta}(r, g),$

其中$ b_n=|b_n|e^{i\beta_n}$$g(z)$$\overline\Omega(\alpha, \beta)$中的极点(计算重数). $S_{\alpha, \beta}(r, g)$称为$g(z)$在角域$\Omega(\alpha, \beta)$中的Nevanlinna特征函数, $C_{\alpha, \beta}(r, g)$称为$g(z)$在角域$\Omega(\alpha, \beta)$上极点的计数函数(重级极点按重数计).此时函数$g(z)$在角域$\Omega(\alpha, \beta)$上的级定义为

$\sigma_{\alpha, \beta}(g)=\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log{S_{\alpha, \beta}(r, g)}}{\log r}.$

引理2.1[12] 设$f(z)(\not\equiv) 0$是下级$\mu(f)<\infty$的超越亚纯函数, 且$0<\lambda(f)\le\infty$.则对任意正数$\sigma (\mu(f)\le\sigma\le\lambda(f))$及任意有限测度集$H$, 存在序列$\{r_n\}$, 使得

(ⅰ) $r_n\not\in H, \lim\limits_{n\rightarrow\infty}\dfrac{r_n}{n}=\infty;$

(ⅱ) $\liminf\limits_{n\rightarrow\infty}{\dfrac{\log T(r_n, f)}{\log r_n}}\ge\sigma;$

(ⅲ) $T(r, f)<(1+o(1))\big(2r/r_n\big)^\sigma T(r_n/2, f), r\in[r_n/n, nr_n];$

(ⅳ) $t^{-(\sigma-\epsilon_n)}T(t, f)\le2^{\sigma+1}r_n^{-(\sigma-\epsilon_n)}T(r_n, f), 1\le t\le nr_n, \epsilon_n=\big(\log n\big)^{-2}.$

注意到引理2.1中的$r_n$是不属于$H$的级为$\sigma$的Pólya极限点序列.

引理2.2[13] 假设$f(z)$$\sigma(f)>0, \mu(f)<\infty$的超越亚纯函数, 且以$a\in\widehat{\mathbb{C}}$为亏值, 则对任意级为$\sigma (\sigma>0, (\mu(f)\le\sigma\le\lambda(f))$的Pólya极限点序列$\{r_n\}$和任意正函数$\gamma(r)\rightarrow 0 (r\rightarrow\infty)$

$\liminf\limits_{r_n\rightarrow\infty} {\hbox{mes}} D_\gamma(r_n, a)\ge\min\{2\pi, \frac{4}{\sigma}\arcsin\sqrt{\frac{\delta(a, f)}{2}}\},$

其中

$D_\gamma(r, a)=\{\theta\in[-\pi, \pi):\log^+\frac{1}{|f(re^{i\theta})-a|}>\gamma(r)T(r, f)\}, a\in\mathbb{C};\\ D_\gamma(r, \infty)=\{\theta\in[-\pi, \pi):\log^+|f(re^{i\theta})|>\gamma(r)T(r, f)\}.$

引理2.3[8] 假设$f(z)$在角域$\Omega^*(r_0, \theta_1, \theta_2)$内解析, $U$是双曲区域, $f:\Omega^*\rightarrow U$.如果存在点$a\in\partial U\setminus\{\infty\}$使得$C_U(a)>0$.则存在常数$d>0$使得对充分小的$\epsilon>0$, 有

$|f(z)|=O(|z|^d), z\rightarrow\infty, z\in\Omega^*(r_0, \theta_1+\epsilon, \theta_2-\epsilon).$

引理2.4[14] 假设$z=re^{i\psi}, r>r_0+1, \alpha\le\psi\le\beta$, $0<\beta-\alpha\le2\pi$, $n(\ge2)$为整数, $g(z)$在角域$\Omega(r_0, \alpha, \beta)$上解析且$\sigma_{\alpha, \beta}(g)\le\infty$.取$\alpha<\alpha_1<\beta_1<\beta$, 则对任意$\epsilon_j\in\Big(0, \dfrac{\beta_j-\alpha_j}{2}\Big)(j=1, 2, \cdots, n-1), $至多除去一个零线性测度集外, 存在仅依赖于$g, \epsilon_1, \cdots, \epsilon_{n-1}$$\Omega(\alpha_{n-1}, \beta_{n-1})$而与$z$无关的正数$K>0$$M>0$, 使得

$\left|\frac{g'(z)}{g(z)}\right|\le Kr^M(\sin k(\psi-\alpha))^{-2}, \\ \left|\frac{g^{(n)}(z)}{g(z)}\right|\le Kr^M\Big(\sin k(\psi-\alpha)\prod\limits_{j=1}^{n-1}\sin k_{\epsilon_j}(\psi-\alpha_j)\Big)^{-2}.$

对所有$z\in\Omega(\alpha_{n-1}, \beta_{n-1})$除去一个$R$ -集$D$外成立.其中$\alpha_j=\alpha+\sum\limits_{s=1}^{j-1}\epsilon_s, \beta_j=\beta-\sum\limits_{s=1}^{j-1}\epsilon_s, j=2, 3, \cdots, n-1, $ $k=\dfrac{\pi}{\beta-\alpha}$, $k_{\epsilon_j}=\dfrac{\pi}{\beta_j-\alpha_j}(j=1, 2, \cdots, n-1)$.

引理2.5[15] 如果$g(z)$是级为$\sigma(g)(0<\sigma(g)<\infty)$的整函数, 则存在角域$\Omega(\theta_1.\theta_2) \Big(\theta_2-\theta_1\ge \min\big(2\pi, \dfrac{\pi}{\sigma(g)}\big)\Big)$, 使得对任意$\theta\in(\theta_1, \theta_2)$, 都有

$\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log^+\log^+|g(re^{i\theta})|}{\log r}=\sigma(g).$
3 定理证明

定理1.1证明 记$\tau=\min\Bigg\{2\pi, \dfrac{4}{\mu(A_0)}\arcsin\sqrt{\dfrac{\delta(\infty, A_0)}{2}}\Bigg\}$, 往证mes$\Delta(f)\ge\tau$.反证, 如果mes$\Delta(f)<\tau$, 则$\zeta=\tau-{\rm mes}\Delta(f)>0$.因为$\Delta(f)$是一个闭集, 所以$S=2\pi\setminus\Delta(f)$是开集, 且$S$至多由可数多个开区间构成.选择区间$I_k=(\alpha_k, \beta_k)(k=1, 2, \cdots, m)$使得$I_k\subset S$且mes$\big(S\setminus\bigcup\limits_{k=1}^m I_k\big)<\dfrac{\zeta}{4}$.

应用引理2.1于$A_0$, 取$\sigma=\mu(A_0)$, 则有级为$\mu(A_0)$的Pólya极限点列$\{r_j\}, r_j\not\in\{\, |z|:z\in H \}$.因为$A_0$是亚纯函数且$\delta(\infty, A_0)>0$, 由引理2.2, 对Pólya极限点列$\{r_j\}$

$\liminf\limits_{r_j\rightarrow\infty}{\hbox{mes}}(D_\gamma(r_j, \infty))\ge\tau,$

其中函数$\gamma(r)$定义为

$\gamma(r)=\max\Big\{\sqrt{\dfrac{\log r}{m(r, A_0)}}, \sqrt{\dfrac{m(r, A_i)}{m(r, A_0)}}, i=1, 2, \cdots, n-1\Big\},$

由定理1.1条件知, $\gamma(r)>0$$\lim\limits_{r\rightarrow\infty}\gamma(r)=0$.于是, 对充分大的$j$有mes$(D_\gamma(r_j, \infty))>\tau-\frac{\zeta}{4}.$为方便起见, 下面记$D_\gamma(r_j, \infty)$$D(r_j)$, 则

${\hbox{mes}}(D(r_j)\cap S)={\hbox{mes}}\Big(D(r_j)\setminus\big(\Delta(f)\cap D(r_j)\big)\Big)\ge {\hbox{mes}}(D(r_j))-{\hbox{mes}}(\Delta(f))>\frac{3\zeta}{4}>0.$

于是对每个$j$

${\hbox{mes}}\Big(\big(\bigcup\limits_{k=1}^mI_k\big)\cap D(r_j)\Big)={\hbox{mes}}\big(S\cap D(r_j)\big)-{\hbox{mes}}\Big(\big(S\setminus\bigcup\limits_{k=1}^mI_k\big)\cap D(r_j)\Big)\ge \frac{3\zeta}{4}-\frac{\zeta}{4}=\frac{\zeta}{2}.$

从而存在开区间$I=(\alpha, \beta)\subset\bigcup\limits_{k=1}^mI_k\subset S$使得对无穷多个$j$都有

${\hbox{mes}}\big(D(r_j)\cap(\alpha, \beta)\big)>\frac{\zeta}{2m}>0.$ (3.1)

不失一般性, 假设(3.1) 式对所有的$j$都成立, 由$D(r_j)$的定义和(3.1) 式可得

$\begin{array}{*{35}{l}} \int_{{{F}_{j}}}{{{\log }^{+}}}|{{A}_{0}}({{r}_{j}}{{e}^{i\theta }})|d\theta &\ge (\text{mes}(D({{r}_{j}})\cap (\alpha ,\beta ))-4\epsilon )\gamma ({{r}_{j}})m({{r}_{j}},{{A}_{0}}) \\ {}&\ge \frac{\zeta }{4m}\gamma ({{r}_{j}})m({{r}_{j}},{{A}_{0}}), \\ \end{array}$ (3.2)

其中$F_j=D(r_j)\cap(\alpha+2\epsilon, \beta-2\epsilon)$, $0<\epsilon<\min\{\zeta/16m, (\beta_k-\alpha_k)/8, k=1, 2, \cdots, m\}$.

另一方面, 对于角域$\Omega(\alpha_k, \beta_k)$, 当$r$充分大时有

$(\alpha_k, \beta_k)\cap\Delta(f)=\emptyset, \Omega^*(r, \alpha_k, \beta_k)\cap J(f)=\emptyset.$

这就意味着对每个$k=1, 2, \cdots, m$, 存在相应的数$r_k$$F(f)$的无界Fatou分支$U_k$使得

$\Omega^*(r_k, \alpha_k, \beta_k)\subset U_k.$

$f$$\Omega^*(r_k, \alpha_k, \beta_k)$中没有极点, 也不取$J(f)$中的值, 于是我们可以选取$\partial U_k$的一个无界连通分支$\Gamma_k$, 使得映射$f:\Omega^*(r_k, \alpha_k, \beta_k)\rightarrow \mathbb{C}\setminus\Gamma_k$是解析的, 从而对任意$a\in \Gamma_k\setminus\{\infty\}$, 有$C_{\mathbb{C}\setminus \Gamma_k}(a)\ge\dfrac{1}{2}$.在每个$\Omega^*(r_k, \alpha_k, \beta_k)$上应用引理2.3于$f$得存在常数$d>0$, 使得当$z\in\bigcup\limits_{k=1}^m\Omega^*(r_k, \alpha_k+\epsilon, \beta_k-\epsilon)$时, 有$ |f(z)|=O(|z|^d), |z|\rightarrow\infty. $

$S_{\alpha, \beta}(r, f)$的定义可得$S_{\alpha_k+\epsilon, \beta_k-\epsilon}(r, f)=O(1) (k=1, 2, \cdots, m).$于是由引理2.4, 存在两个正数$M$$K$, 使得至多除去一个$R$ -集$H$外对所有$z\in\bigcup\limits_{k=1}^m\Omega(\alpha_k+2\epsilon, \beta_k-2\epsilon)$

$|\dfrac{f^{(s)}(z)}{f(z)}|\le Kr^M (s=1, 2, \cdots, n).$ (3.3)

联合方程(1.1) 和(3.3) 式可得

$\begin{array}{*{35}{l}} \int_{{{F}_{j}}}{{{\log }^{+}}}|{{A}_{0}}({{r}_{j}}{{e}^{i\theta }})|d\theta &\le \int_{{{F}_{j}}}{(}\sum\limits_{s=1}^{n}{{{\log }^{+}}}|\frac{{{f}^{(s)}}(r{{e}^{i\theta }})}{f(r{{e}^{i\theta }})}|+\sum\limits_{k=1}^{n-1}{{{\log }^{+}}}|{{A}_{k}}(r{{e}^{i\theta }})|)d\theta +O(1) \\ {}&=\int_{{{F}_{j}}}{(}\sum\limits_{k=1}^{n-1}{{{\log }^{+}}}|{{A}_{k}}(r{{e}^{i\theta }})|)d\theta +O(\log {{r}_{j}}) \\ {}&\le\sum\limits_{k=1}^{n-1}{m}({{r}_{j}},{{A}_{k}})+O(\log {{r}_{j}})\le {{C}_{0}}{{\gamma }^{2}}({{r}_{j}})m({{r}_{j}},{{A}_{0}}), \\ \end{array}$

其中$C_0>0$.

比较(3.2), (3.4) 两式有定理1.1得证. $ \frac{\zeta}{4m}\gamma(r_j)m(r_j, A_0)\le C_0\gamma^2(r_j)m(r_j, A_0). $$j\rightarrow\infty$时, $\gamma(r_j)\rightarrow 0$, 这是一个矛盾.

定理1.2证明 假设$A_0(z)=\dfrac{H(z)}{\Pi(z)}$, 其中$H(z)$是超越整函数, $\Pi(z)$$A_0(z)$的极点的典型乘积, 则$ \sigma(H)=\sigma(A_0). $因为$\delta(\infty, A_0)=1-\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{N(r, A_0)}{T(r, A_0)}>0$, 所以

$\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log T(r, \Pi)}{\log r}=\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log m(r, \Pi)}{\log r}=\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log N(r, A_0)}{\log r}=\lambda<\sigma(A_0).$

因为$H(z)$是级为$\sigma(A_0)$的超越整函数, 由引理2.5, 存在区间

$(a, b), b-a\ge\min\big(2\pi, \dfrac{\pi}{\sigma(A_0)}\big)$

使得对任意$\theta\in(a, b)$

$\limsup\limits_{r\rightarrow\infty}\dfrac{\log^+\log^+|H(re^{i\theta})|}{\log r}=\sigma(A_0)\triangleq\sigma.$ (3.4)

下面证明$[a, b]\subset\Delta(f)$.否则, 若$[a, b]\not\subset\Delta(f)$, 则$(a, b)\setminus\Delta(f)$是有界开集, 从而必有$(\alpha, \beta)\subset(a, b)$使得$\Omega^*(R, \alpha, \beta)\subset F(f)(R>0).$$\arg z=\theta_0\in(\alpha, \beta), $则对充分小的$\epsilon>0$, 有

$\log|\Pi(re^{i\theta_0})|<r^{\lambda+\epsilon},$ (3.5)

联合(3.4), (3.5) 两式知, 存在点列$\{z_j\}\subset\Omega^*(R, \alpha, \beta)$, 使得

$\begin{split} \log|A_0(r_je^{i\theta_0})|&=\log\Big|\dfrac{H(r_je^{i\theta_0})}{\Pi(r_je^{i\theta_0})}\Big|=\log|H(r_je^{i\theta_0})|-\log|\Pi(r_je^{i\theta_0})|\\ &>r_j^{\sigma-\epsilon}-r_j^{\lambda+\epsilon}=r_j^{\sigma-\epsilon'} (\epsilon'>0).\end{split}$ (3.6)

而另一方面, 类似于定理1.1的证明, 由(1.1) 和(3.3) 式及定理1.2的条件得在$\Omega^*(R, \alpha, \beta)$

$\begin{align*} \log|A_0(re^{i\theta})|&\le\sum\limits_{s=1}^{n}\log^+\Big|\dfrac{f^{(s)(re^{i\theta})}}{f(re^{i\theta})}\Big|+\sum\limits_{k=1}^{n-1}\log^+|A_i(re^{i\theta})|+O(1)\\ &=\sum\limits_{k=1}^{n-1}\log^+|A_k(re^{i\theta})|+O(\log r)\le r^{\sigma-\epsilon} (r\rightarrow\infty). \end{align*}$

这与(3.6) 式矛盾.所以$[a, b]\subset\Delta(f)$.定理1.3得证.

参考文献
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