设$B$表示$C^{n}$上的单位球, $\partial$B$表示单位球面, $dv$为标准体测度, 满足$v(B)=1$, $d\sigma$为标准面测度, 满足$\sigma(\partial$B$)=1$, $H(B)$代表$B$上的全纯函数类.
定义1.1 设$0 <p<\infty, \alpha>-1, $记
表示$B$上的加权Bergman空间$\mathcal{A}_\alpha^p$, 其中$\text{d}v_\alpha(z)=c_\alpha(1-|z|^2)^{\alpha}\text{d}v(z)$, $c_\alpha=\frac{\Gamma(n+\alpha+1)}{n!\Gamma(\alpha+1)}$.
当$1\leq p<\infty$时, $\mathcal{A}_\alpha^p$在范数$\|\cdot\|_{\mathcal{A}^p_\alpha}$下是一个Banach空间.当$0<p<1$时, $\mathcal{A}_\alpha^p$在准范$\|\cdot\|_{\mathcal{A}^p_\alpha}$下构成一个Frechet空间.特别地, $\mathcal{A}^p_0$就是Bergman空间$\mathcal{A}^p$.
定义1.2 设$[0, 1)$上的连续函数$\mu(r)>0$, 如果存在常数$0<a<b$, 使得
(ⅰ) $\frac{\mu(r)}{(1-r)^a}$在$[0, 1)$上单调递减且$\lim\limits_{r\rightarrow 1}\frac{\mu(r)}{(1-r)^a}=0, $
(ⅱ) $\frac{\mu(r)}{(1-r)^b}$在$[0, 1)$上单调递增且$\lim\limits_{r\rightarrow1}\frac{\mu(r)}{(1-r)^b}=+\infty, $则称$\mu$为$[0, 1)$上的正规函数.
设$\mu$为$[0, 1)$上的正规函数, $f\in H(B)$,
这里$\nabla f$表示$f$的复梯度, $\nabla f(z)=(\frac{\partial f(z)}{\partial z_1}, \cdots, \frac{\partial f(z)}{\partial z_n}), Rf(z)=\sum\limits_{j=1}^nz_j\frac{\partial f(z)}{\partial z_j}.$由文献[1]知$\|f\|_{\mu, 1}$, $ \|f\|_{\mu, 2}$等价.
设$\mu$为$[0, 1)$上的正规函数, 称$f$属于$\beta_\mu$空间是指: $\|f\|_{\mu, 1}<\infty, $或者$\|f\|_{\mu, 2}<\infty$. $\beta_\mu$空间在范数
下是一个Banach空间.
由文献[2]中的引理2.1可知, 设$\mu$为$[0, 1)$上的正规函数, 称$f\in{\beta_\mu}$当且仅当
进一步有$\|f\|_{\beta_\mu} \approx |f(0)|+ \|f\|_{\mu, 3}.$
定义1.3 设$\mu$为$[0, 1)$上的正规函数, $B$上的全纯函数$f$如果满足
则称$f$属于Zygmund型空间$\mathcal{Z}_\mu$.若$\lim\limits_{|z|\rightarrow1}\mu(|z|)|R^{(2)}f(z)|=0$, 则称$f$属于小Zygmund型空间$\mathcal{Z}_{\mu, 0}$ (见文献[3-5]).如果$\mu(r)=1-r^2$, Zygmund型空间$\mathcal{Z}_\mu$(小Zygmund型空间$\mathcal{Z}_{\mu, 0}$)就是典型的Zygmund空间$\mathcal{Z}$(小Zygmund空间$\mathcal{Z}_0$), 这里$R^{(2)}f(z)=R(Rf(z))$.
定义1.4 设$\varphi$是$B$上的全纯自映射, $g\in H(B)$且$g(0)=0$, 则由$\varphi$和$g$诱导的$H(B)$上的算子$P_\varphi^g$定义为
文献[3-11]研究了该类算子的性质.若用$Rg$代替$g$, 且$\varphi(z)=z, $算子$P_g$就是加权Cesàro算子, 它在文献[12]被引入并研究, 文献[13-16]对几个全纯函数空间上的加权Cesàro算子的有界性和紧性进行了讨论.关于Bergman空间上的复合算子和Cesàro算子的有界性和紧性问题的讨论得到了一些很好的结论, 如文献[1, 2, 16-18].
本文的主要工作就是在$C^{n}$中的单位球上来给出$P_\varphi^g$为$\mathcal{A}_\alpha^p$空间到$\mathcal{Z}_\mu$型空间上的有界算子和紧算子的充要条件.同时分别得到了单位圆盘$D$上和$\varphi(z)=z$时单位球上的相应结论.本文中用记号$c, c_1, c_2$来表示与变量$z, \omega $无关的正数, $c, c_1, c_2$可以与某些范数或有界量有关, 不同的地方可以表示不同的正常数.
引理2.1 [7] 设$f, g\in H(B)$, $g(0)=0$, 则$ R(P_\varphi^gf)(z)=f(\varphi(z))g(z). $
引理2.2 [2] 设$0<p<\infty, \alpha>-1, f\in {{\mathcal{A}}^p_\alpha}, \forall z\in B$, 则
(ⅰ) $|f(z)|\leq \frac{\|f\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}}{(1-|z|^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}}}, $
(ⅱ) $ f\in\beta_{(1-r^2)^{\frac{n+1+p+\alpha}{p}}}$, 且$\|f\|_{\beta_{(1-r^2)^{\frac{n+1+p+\alpha}{p}}}}\leq c\|f\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}.$
引理2.3 设$0<p<+\infty, \alpha>-1$, $\mu$为$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是$B$上的全纯自映射, $g\in H(B), g(0)=0$, 则$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间上的紧算子的充要条件是对任意在${\mathcal{A}}^p_\alpha$中有界且在$B$的任一紧子集上一致趋于0的序列$\{f_j\}$, 有$\|P_{\varphi}^g(f_j)\|_{\mathcal{Z}_{\mu}}\rightarrow0$ ($j\rightarrow \infty$).
证 由引理2.2和Montel定理按定义可证.
引理2.4 [3] $\mathcal{Z}_{\mu, 0}$中的闭子集$K$是紧子集的充要条件是$K$是有界集, 且满足
定理3.1 设$0 <p<\infty, \alpha>-1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是$B$上的全纯自映射, 且$g\in H(B), g(0)=0$, 则$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的有界算子当且仅当
这里$J\varphi(z)$是$\varphi(z)$的Jacobi矩阵, 且
证 充分性 $\forall f\in \mathcal{A}_\alpha^p$, 设(3.1) - (3.2)成立, 则由$P_\varphi^g(f)(0)=0$和引理2.1-2.2有
所以$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_\mu$型空间的有界算子.
必要性 设$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_\mu$型空间的有界算子.取$f(z)=1\in {\mathcal{A}}^p_\alpha$和$f_l(z)=z_l\in{\mathcal{A}}^p_\alpha$, 则由${\mathcal{A}}^p_\alpha$和$\beta_\mu$的定义可知$g\in \beta_\mu$, $g\varphi_l\in \beta_\mu (l=1, 2, \cdots, n)$.
(1) 先证(3.1)式成立. $\forall \omega\in B, u\in{C^n-\{0\}}$.
(ⅰ) 当$|\varphi(\omega)|^2\leq \frac{2}{3}$时, 根据$g\in \beta_\mu, g\varphi_l\in\beta_\mu$, 则下列不等式成立
(ⅱ) 当$|\varphi(\omega)|^2> \frac{2}{3}$时, 假设$\varphi(\omega)=r_\omega e_1, $这里$r_\omega=|\varphi(\omega)|, e_1=(1, 0, \cdots, 0)$.
若$\sqrt{(1-r_\omega^2)(|\xi_2|^2+\cdots+|\xi_n|^2)}\leq |\xi_1|, $这里$(\xi_1, \cdots, \xi_n)^T=J\varphi(\omega)u, $取
则$f_\omega(\varphi(\omega))=0$, 且由文献[19]中的定理1.12有
从而$\|f_\omega\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}\leq c, f_\omega\in\mathcal{A}_\alpha^p$.因为
所以$ \nabla f_\omega(\varphi(\omega))=(\frac{1}{(1-r_\omega^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}+1}}, 0, \cdots, 0), $从而$|\langle\nabla f_\omega(\varphi(\omega)), J\varphi(\omega)u\rangle|=\frac{|\xi_1|}{(1-r_\omega^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}+1}}$.由$P_\varphi^g$是有界算子有
所以由(3.4)式有
若$\sqrt{(1-r_\omega^2)(|\xi_2|^2+\cdots+|\xi_n|^2)}>|\xi_1|, $设$\theta_j=$arg$\xi_j, $且当$\xi_j\neq0$时, $a_j=e^{-i\theta_j}$, 当$\xi_j=0$时, $a_j=0, j=2, \cdots, n$.取
则$f_\omega(\varphi(\omega))=0$, 且由文献[20]中的命题1.4.10有
从而$f_\omega\in\mathcal{A}_\alpha^p$.由$P_\omega^g$是有界算子, 类似(3.4)式的证明有
所以类似(3.5)式的证明, 结合(3.6)式有
一般地, 若$\varphi(\omega)\neq|\varphi(\omega)|e_1, $则可找到酉变换$U_\omega$, 使得$\varphi(\omega)=\rho_\omega e_1U_\omega, $这里$\rho_\omega=|\varphi(\omega)|>\sqrt{\frac{2}{3}}$, 取$g_\omega=f_\omega\circ U_\omega^{-1}$, 经简单计算知$\|g_\omega\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}=\|f_\omega\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}$, 所以结合(3.5)式及(3.7)式可知(3.1)式成立.
下面证明(3.2)式成立.取
则$h_\omega(\varphi(\omega))=\frac{1}{(1-|\varphi(\omega)|^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}}}$, 且由文献[20]中的命题1.4.10有
从而$h_\omega\in\mathcal{A}_\alpha^p$.由$P_\varphi^g$是有界算子并且$|\langle\nabla h_\omega(\varphi(\omega)), J\varphi(\omega)u\rangle|=\frac{2(n+1+\alpha)|\langle\varphi(\omega), J\varphi(\omega)u\rangle|}{p(1-|\varphi(\omega)|^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}+1}}$, 结合(3.1)式有
所以
所以(3.2)式成立.
综上所述, 定理3.1得证.
当$\varphi(z)=z$时, 易知下列结论成立.
推论3.2 设$0<p<\infty, \alpha>-1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, 且$g\in H(B), g(0)=0$, 则$P_g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的有界算子当且仅当
而对于单位圆盘则有以下结论成立.
推论3.3 设$0<p<\infty, \alpha>-1, n=1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是单位圆盘$D$上的全纯自映射, 且$g\in H(D), g(0)=0$, 则$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的有界算子当且仅当
定理3.4 设$0<p<\infty, \alpha>-1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是$B$上的全纯自映射, 且$g\in H(B), g(0)=0$, 则$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子当且仅当$g\in\beta_\mu, g\varphi_l\in\beta_\mu, $且
证 充分性 假设(3.8)和(3.9)式成立, 则对任意$\varepsilon>0$, 存在$0<\delta<1$, 当$|\varphi(z)|^2>1-\delta$时,
设$\{f_j\}$是在$B$的任一紧子集上一致收敛于0并满足$\|f_j\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}\leq1$的全纯函数列, 则$\{f_j\}$和$\{\nabla f_j\}$在$E=\{\omega:|\omega|^2\leq1-\delta\}$上一致收敛于0.
若$|\varphi(z)|^2>1-\delta$, 由(3.10)-(3.11)式及引理2.2, 有
若$|\varphi(z)|^2\leq1-\delta$, 因为$g\in\beta_\mu, g\varphi_l\in\beta_\mu, $所以由$\{f_j\}$和$\{\nabla f_j\}$在$E=\{\omega:|\omega|^2\leq1-\delta\}$上一致收敛于0, 有
注意到$\{g(0)f_j(\varphi(0))\}$一致收敛于0, 结合(3.12)式和(3.13)式, 有$\lim\limits_{j\rightarrow\infty}\sup\limits_{z\in B}\|P_\varphi^gf_j\|_{\mathcal{Z}_\mu}=0$, 从而根据引理2.3知$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子.
必要性 设$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子, 由有界性的证明知$g\in\beta_\mu, g\varphi_l\in\beta_\mu$.
假设(3.8)式不成立, 则存在$\{z^j\}\subset B, \{u^j\}\subset C^n-\{0\}$和常数$\varepsilon_0>0$, 使得$r_j=|\varphi(z^j)|\rightarrow1 ~(j\rightarrow\infty)$, 有
(ⅰ) 假设$\varphi(z^j)=r_j e_1, (j=1, 2, \cdots, n), $若$\sqrt{(1-r_j^2)(|\omega_2^j|^2+\cdots+|\omega_n^j|^2)}\leq |\omega_1^j|, $这里$(\omega_1^j, \cdots, \omega_n^j)^T=J\varphi(z^j)u^j, $取
则$f_j(\varphi(z^j))=0$.类似定理3.1中的证明易知$\|f_j\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}\leq c$.
下面证明$\{f_j\}$在$B$的任一紧子集$E\subseteq\{z:|z|\leq r\}, 0<r<1$上一致趋于0.因为
所以$\{f_j\}$在$B$的任一紧子集上一致趋于0.但由(3.14)式, 类似定理3.1中的证明有
根据引理2.3, 这与$P_{\varphi}^g$是紧算子矛盾, 所以(3.8)式成立.
若$\sqrt{(1-r_j^2)(|\omega^j_2|^2+\cdots+|\omega^j_n|^2)}>|\omega^j_1|, $设$\theta_k^j=$arg$\omega_k^j, k=2, \cdots, n$.取
则$f_j(\varphi(z^j))=0$.经计算易知$f_j\in\mathcal{A}_\alpha^p$, 且$\{f_j\}$在$B$的任一紧子集$E\subseteq\{z:|z|\leq r\}, 0 <r<1$上一致趋于0.但由(3.14)式有
根据引理2.3, 这与$P_{\varphi}^g$是紧算子矛盾, 所以此时(3.8)式成立.
(ⅱ) 一般地, 若$\varphi(z^j)\neq|\varphi(z^j)|e_1, $则可找到酉变换$U_j$, 使得$\varphi(z^j)=\rho_j e_1U_j, $这里$\rho_j=|\varphi(z^j)|$, 取$g_j=f_j\circ U_j^{-1}, j\in{\{1, 2, \cdots, n\}}$, 经简单计算知$\|g_\omega\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}=\|f_\omega\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}$, 所以结合(3.15)式及(3.16)式可知(3.8)式成立.
下面证明(3.9)式成立.假设(3.9)式不成立, 则存在$\{z^j\}\subset B$和常数$\varepsilon_0>0$, 使得$|\varphi(z^j)|\rightarrow1~(j\rightarrow\infty)$, 有
取
则$ h_j(\varphi(z^j))=\frac{1}{(1-|\varphi(z^j)|^2)^{\frac{n+1+\alpha}{p}}}$, 且经简单计算易知$h_j\in\mathcal{A}_\alpha^p$, $\{h_j\}$在$B$的任一紧子集$E\subseteq\{z:|z|\leq r\}, 0<r<1$上一致趋于0.所以
由(3.17)-(3.18)及(3.8)式有$\lim\limits_{j\rightarrow\infty}\|(P_\varphi^g)(h_j)\|_{\mathcal{Z}_\mu}\neq0$, 根据引理2.3, 这与$P_{\varphi}^g$是紧算子矛盾, 所以(3.9)式成立.综上所述, 定理3.4得证.
推论3.5 设$0<p<\infty, \alpha>-1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, 且$g\in H(B), g(0)=0$, 则$P_g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子当且仅当$g\in\beta_\mu, g\varphi_l\in\beta_\mu, $且
推论3.6 设$0<p<\infty, \alpha>-1, n=1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是单位圆盘$D$上的全纯自映射, 且$g\in H(D), g(0)=0$, 则$P_{\varphi}^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子当且仅当$g\in\beta_\mu$且
定理3.7 设$0<p<\infty, \alpha>-1, \mu$是$[0, 1)$上的正规函数, $\varphi$是$B$上的全纯自映射且$g\in H(B), g(0)=0$, 则下列条件等价
(1) $P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$型空间的紧算子;
(2) $P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$型空间的有界算子;
(3) $P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子.
证 因为紧算子是有界算子, 所以$(1)\Rightarrow(2)$成立, 由${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$空间的定义及定理3.4知$(2)\Rightarrow(3)$也成立.再证$(3)\Rightarrow(1)$, 先证$(3)\Rightarrow(2)$.由定理3.4, 对任意的$f\in\mathcal{A}_\alpha^p$, 类似于定理3.1中充分性的证明有
于是$P_\varphi^g\in\mathcal{Z}_{\mu, 0}$, 又因为$P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到 ${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的紧算子, 所以 $P_\varphi^g$是 ${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到 ${\mathcal{Z}}_{\mu}$型空间的有界算子, 从而$P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$空间的有界算子.
再证$(3)\Rightarrow(1)$.若条件(3)成立, 则条件(2)成立.集合$P_\varphi^g\{f\in\mathcal{A}_\alpha^p:\|f\|_{\mathcal{A}_\alpha^p}\leq1\}$在${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$空间中是有界的, 由定理3.4并结合(3.19)式有
所以由引理2.4知$P_\varphi^g$是${\mathcal{A}}^p_\alpha$空间到${\mathcal{Z}}_{\mu, 0}$空间的紧算子.定理3.7得证.