设$S$表示单位圆盘$E=\{z:|z| < 1\}$内形如$f(z)=z+\sum\limits_{n=2}^{\infty}a_{n}z^{n}$的单叶解析函数类的全体. $ S^*, C$和$K $分别表示通常的星像函数类, 凸函数类和近于凸函数类, 它们都是$S$的子类.
设$f(z)$与$g(z)$在$E$内解析, 若存在$E$内满足$|\varphi(z)|\leq|z|$的解析函数$\varphi(z)$ (不必单叶), 使得$f(z)=g(\varphi(z))$, 则称$f(z)$从属于$g(z)$, 记为$f(z)\prec g(z)$.
Fekete和Szegö于1933年提出函数族$S$上的系数泛函$|a_3-\mu a_2^2|$的精确估计问题, 并得到结果[1]
且对任意的$\mu\in[0, 1)$, 等号均能成立.
在文献[2-8]中分别研究了某些星像函数类和近于凸函数类的Fekete-Szegö不等式.本文引进一类$\lambda$ -对数Bazilevic函数, 讨论该函数类的Fekete-Szegö不等式, 并得到对应的极值函数.
定义 设$\lambda\geq 0, \alpha\geq 0, -1\leq B < A\leq1$, 若存在$g(z)\in S^*$, 使得$f(z)\in S$, 且满足条件
则称$f(z)$为$\lambda$ -对数Bazilevic函数, 这类函数记为$L(\lambda, \alpha, A, B)$, 其中的幂函数取主值.
下面对函数类$L(\lambda, \alpha, A, B)$中建立Fekete-Szegö不等式, 为此需要如下引理.
引理1[9] 设$\varphi(z)=d_1z+d_2z^2+\cdots$在$E$内解析且满足$|\varphi(z)| < |z|$, 则
引理2[10] 设$p(z)=1+p_1z+p_2z^2+\cdots$在$E$内解析且对任意$z\in E$, 满足${\rm Re} p(z)>0$, 则
定理 设$\lambda\geq0, \alpha>1, -1\leq B < A\leq1$, 若$f(z)=z+\sum\limits_{n=2}^\infty a_nz^n\in L(\lambda, \alpha, A, B)$, 则对任意实数$\mu$, 有
其中
证 因为$f(z)\in L(\lambda, \alpha, A, B)$, 所以存在$g(z)=z+b_2z^2+b_3z^3+\cdots\in S^*$和$E$内满足条件$|\varphi(z)|\leq|z|$的解析函数$\varphi(z)=d_1z+d_2z^2+\cdots$, 使得
将$f(z)=z+\sum\limits_{n=2}^\infty a_nz^n, g(z)$和$\varphi(z)$的幂级数展开式代入上式, 经过一些运算可得
令$x=\frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)-2\mu(2+\alpha)(1+2\lambda)}{(1+\alpha)^2(1+\lambda)^2}$, 则由以上两式可得
因为
仍属于$L(\lambda, \alpha, A, B)$, 所以不失一般性, 可以假定$a_3-\mu a_2^2\geq 0$.下面估计${\rm Re} (a_3-\mu a_2^2)$.
由于$g(z)\in S^*$, 所以存在$E$内具有正实部的解析函数$p(z)=1+p_1z+p_2z^2+\cdots$, 使得$zg'(z)=g(z)p(z)$, 比较系数可得$b_2=p_1, b_3=\frac{1}{2}(p_2+p_1^2)$,
其中$b_2=p_1=2\rho e^{i\phi}, 0\leq\rho\leq1$.
其中$d_1=r e^{i\theta}, 0\leq r\leq1$.所以
(1) 当$\frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)[(A-B)+2\alpha(1+\lambda)]-(2-|A+B|)(1+\alpha)^2(1+\lambda)^2}{2(2+\alpha)(1+2\lambda)[(A-B)+2\alpha(1+\lambda)]}\leq \mu \leq \frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)}{2(2+\alpha)(1+2\lambda)}$时, $0\leq x\leq \frac{2-|A+B|}{(A-B)+2\alpha(1+\lambda)}$, 有
当$\mu_1\leq\mu\leq \mu_2$时, 不存在对应的极值函数.
(2) 当$\mu\leq\frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)[(A-B)+2\alpha(1+\lambda)]-(2-|A+B|)(1+\alpha)^2(1+\lambda)^2}{2(2+\alpha)(1+2\lambda)[(A-B)+2\alpha(1+\lambda)]}$时, $x\geq\frac{2-|A+B|}{(A-B)+2\alpha(1+\lambda)}$, 令$x_0=\frac{2-|A+B|}{(A-B)+2\alpha(1+\lambda)}$, 则由(1) 可得
所以
当$\mu\leq\mu_1$时, 不存在对应的极值函数.
(3) 当$\frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)}{2(2+\alpha)(1+2\lambda)}\leq\mu\leq\frac{(3+\alpha)(1+3\lambda)[1+2\alpha(1+\lambda)^2]+(1+\alpha)^2(1+\lambda)^2}{2(2+\alpha)(1+2\lambda)[1+2\alpha(1+\lambda)^2]}$ 时, $-\frac{1}{1+2\alpha(1+\lambda)^2}\leq x\leq 0$, 有
令$x_1=-\frac{1}{1+2\alpha(1+\lambda)^2}$, 则
令
则$M(A-B)$是$A-B$的一次函数, 且
故当$0 < A-B < 2$时, $M(A-B)\geq0$, 从而$\Psi(x_1)\leq(A-B)+\alpha(1+2\lambda).$对于$0\leq t\leq1$, 有
当$b_2=0, b_3=1, d_1=0, d_2=1$时等号成立.对应的极值函数为
综上所述, 本定理得证.