用$A$来表示在单位圆$U=\{z\in C:|z|<1\}$内解析, 且具有如下形式的泰勒展开式
的函数$f$构成的函数族. $S$表示$A$中的单叶函数子族.用$S^*(\beta)$, $K(\beta)$分别表示为${\rm Re} \{ \frac{zf'(z)}{f(z)}\}>\beta $和${\rm Re} \{ 1+\frac{zf''(z)}{f'(z)}\}>\beta $函数类, 其中$0\leq\beta<1$.它们都是$S$的子类, 分别称为$\beta$级星像函数类和$\beta$级凸像函数类.特别地, 记$S^*(0)\equiv S^*$, $K(0)\equiv K$.注意到$f(z)\in K(\beta)\Longleftrightarrow$ $zf'(z)\in S^*(\beta)$.
函数$f(z)=\sum\limits_{k=1}^{+\infty}a_{k}z^{k}$和$g(z)=\sum\limits_{k=1}^{+\infty}b_{k}z^{k}$的Hadamard乘积或卷积$(f*g)(z)$定义为
设函数$\phi(a, c;z)$定义为
其中$(x)_{n}$定义为
Carlson和Shaer[1]利用了Hadamard乘积定义了线性算子$L(a, c)$, 定义如下:
注意到$L(a, a)f(z)=f(z), ~ L(2, 1)f(z)=zf'(z). $
由式子(1.2), 容易验证
许多作者对$ S^*$, $S^*(\beta)$和$K(\beta)$函数类的充分条件进行了讨论, 得到了很多好的结论, 具体可以见文[2-6].本文结合Hadamard乘积, 利用文[2, 3]的引理, 对算子$L(a, c)f(z)$进行讨论, 得到$L(a, c)f(z)\in S^*(\beta)$和$L(a, c)f(z)\in K(\beta)$的充分条件, 推广了文[2, 3]的结论.
为了定理的证明, 先介绍三个相关的引理.
引理1.1[2] 若$f(z)\in A$且满足$|f'(z)-1|<\frac{2}{\sqrt{5}} (z\in U), $则$f(z)\in S^*$.
引理1.2[2] 若$f(z)\in A$且满足$|\arg f'(z)|<\frac{\pi}{2}\delta~~(z\in U), $则$f(z)\in S^*$, 其中$\delta=0.6165\cdots$是方程$2\tan^{-1}(1-\delta)+(1-2\delta)\pi=0$的唯一解.
引理1.3[3] 若$f(z)\in A$且满足$|f''(z)|<\frac{1}{\sqrt{5}}=0.4472\cdots~~(z\in U), $则$f(z)\in K$.
应用引理1.1, 可以得到定理2.1.
定理2.1 若$f(z)\in A$且满足
其中$0\leq \beta<1$, 则$L(a, c)f(z)\in S^*(\beta)$.
证 设$f(z)\in A$, 定义$p(z)$如下:
则$p(z)\in A$, 且
结合式子(1.3) 可以得到
由定理的条件可得
应用引理1.1, 可以得到$p(z)\in S^*$.
注意到
所以
这意味着$L(a, c)f(z)\in S^*(\beta)$.
在定理2.1中, 令$\beta=\frac{1}{2}$, 可得
推论2.1 若$f(z)\in A$且满足
则$L(a,c)f(z)\in S^*(\frac{1}{2})$
在定理2.1中, 令$\beta=0$, 可得
推论2.2 若$f(z)\in A$且满足
则$L(a, c)f(z)\in S^*$.
在推论2.2中, 令$a=1, c=1$, 可得
推论2.3 若$f(z)\in A$且满足
则$f(z)\in S^*$.
注2.1 在推论2.3中应用$L(2, 1)f(z)=zf'(z)$, 可以得到引理1.1.
注2.2 在定理2.1中令$a=1, c=1$, 可得文[3]中的定理2.1.
应用引理1.2, 可以得到定理2.2.
定理2.2 若$f(z)\in A$且满足
其中$0\leq \beta<1$, 则$L(a, c)f(z)\in S^*(\beta)$, 其中$\delta=0.6165\cdots$是方程$2\tan^{-1}(1-\delta)+(1-2\delta)\pi=0$的唯一解.
证 设$p(z)$由式子(2.1) 给出, 则从式子(2.2) 可得
由引理1.2可以得到, 若满足式子
则$p(z)\in S^*$.这意味着$L(a, c)f(z)\in S^*(\beta)$.证毕.
在定理2.2中令$\beta=\frac{1}{2}$, 可以得到推论2.4.
推论2.4 若$f(z)\in A$且满足
则$L(a, c)f(z)\in S^*(\frac{1}{2})$, 其中$\delta=0.6165\cdots$是方程$2\tan^{-1}(1-\delta)+(1-2\delta)\pi=0$的唯一解.
在定理2.2中令$\beta=0$, 可以得到推论2.5.
推论2.5 若$f(z)\in A$且满足
则$L(a, c)f(z)\in S^*$, 其中$\delta=0.6165\cdots$是方程$2\tan^{-1}(1-\delta)+(1-2\delta)\pi=0$的唯一解.
在推论2.5中令$a=1, c=1$可得推论2.6.
推论2.6 若$f(z)\in A$且满足
注2.3 在推论2.6中应用$L(1, 1)f(z)=f(z), ~L(2, 1)f(z)=zf'(z)$, 可以得到引理1.2.
注2.4 在定理2.3中令$a=1, ~c=1$可以得到文[3]的定理2.3.
定理2.3 若$f(z)\in A$且满足
其中$0\leq \beta<1$, 则$L(a, c)f(z)\in K(\beta)$.
令
则$p(z)\in A$, $g(z)\in A$, 且
由式子(1.3) 可以得到
和
结合式子(1.3), (2.4) 和(2.5) 可得
因此由定理的条件可以得到
所以$g(z)=zp'(z)\in S^{*}$, 这等价于$p(z)\in K$.
可得
所以$L(a, c)f(z)\in K(\beta)$.证毕.
在定理2.3中令$\beta=0$, 可以得到推论2.7.
推论2.7 若$f(z)\in A$且满足
则$L(a, c)f(z)\in K$.
在推论2.7中取$a=1, c=1$, 可得推论2.8.
推论2.8 若$f(z)\in A$且满足
注2.5 在定理2.3中取$a=1, c=1$, 可得到文[3]中的定理3.1.
定理2.4 若$f(z)\in A$且满足
其中$0\leq \beta<1$, 则$L(a, c)f(z)\in K(\beta)$, 其中$\delta=0.6165\cdots$是方程$2\tan^{-1}(1-\delta)+(1-2\delta)\pi=0$的唯一解.
证 设$p(z)$由式子(2.3) 给出, 并且设$g(z)=zp'(z)$, 则由式子(2.6) 可得
应用引理1.2, 可以得到
其中$z\in U, $所以$g(z)\in S^{*}$, 这等价于$p(z)\in K$, 即$L(a, c)f(z)\in K(\beta)$.
注2.6 在定理2.4中取$a=1, ~c=1$, 可以得到文[3]中的定理3.3.
定理2.5 若$f(z)\in A$且满足
证 设$f(z)\in A$, 定义
则经过计算可得
结合式子(1.3) 可得
应用引理1.3可得$g(z)\in K$.
所以$L(a, c)f(z)\in S^*$.
注2.7 在定理2.5中取$a=1, ~c=1$可以得到文[3]中的定理4.1.