设$ D = \{z:|z|<1\} $为复平面上的单位圆盘, $ \partial D = \{z:|z| = 1\} $是$ D $的边界, $ H(D) $和$ H(D, D) $分别表示$ D $上的解析函数全体和解析映射全体.
定义1.1 对$ [0, 1) $上的连续函数$ \mu(r)>0 $, 如果存在常数$ 0<s<t $, 使得
(ⅰ) $ \frac{\mu(r)}{(1-r)^s} $在$ [0, 1) $上单调递减且$ \lim\limits_{r\rightarrow 1^-}\frac{\mu(r)}{(1-r)^s} = 0, $
(ⅱ) $ \frac{\mu(r)}{(1-r)^t} $在$ [0, 1) $上单调递增且$ \lim\limits_{r\rightarrow1^-}\frac{\mu(r)}{(1-r)^t} = \infty, $
则称$ \mu $为$ [0, 1) $上的正规函数[1].
定义1.2 设$ \mu $为$ [0, 1) $上的正规函数, 对$ 0<p<\infty, $记
表示$ D $上的$ \mu- $Bergman空间. 当$ 1\leq p<\infty $时, $ H(p, \mu) $在范数$ \|\cdot\|_{H(p, \mu)} $下是Banach空间.当$ 0<p<1 $时, $ H(p, \mu) $在范数$ \|\cdot\|_{H(p, \mu)} $下为度量空间, 也是Frechet空间. 特别地, 当$ \mu(r) = (1-r)^q, q>-1 $时, $ H(p, \mu) $就是经典的加权Bergman空间$ \mathcal{A}_q^p $ [2].
定义1.3 $ D $上的Zygmund空间$ Z $是指满足$ f\in H(D)\bigcap C(\overline{D}) $且
的函数全体, 其中$ e^{i\theta}\in \partial D, h>0. $由文献[3]中的定理5.3和闭图像定理得$ f\in Z $当且仅当$ \sup\limits_{z\in D}(1-|z|^2)|f''(z)|<\infty. $
定义范数
则Zygmund空间在此范数下是Banach空间. 小Zygmund空间是指满足$ f\in Z $且$ \lim\limits_{|z|\rightarrow1^-}(1-|z|^2)|f''(z)| = 0 $的函数全体,记为$ Z_0, $显然$ Z_0 $是$ Z $的闭子空间.
对$ \alpha>0, D $上的Zygmund型空间是指满足$ f\in H(D) $且$ \sup\limits_{z\in D}(1-|z|^2)^\alpha|f''(z)|<\infty $的函数全体, 记为$ Z^\alpha $. 定义范数
则Zygmund型空间在此范数下是Banach空间. 小Zygmund型空间是指满足$ f\in Z^\alpha $且$ \lim\limits_{|z|\rightarrow1^-}(1-|z|^2)^\alpha|f''(z)| = 0 $的函数全体,记为$ Z_0^\alpha, $显然$ Z_0^\alpha $是$ Z^\alpha $的闭子空间.
定义1.4 设$ \varphi $是$ D $到$ D $上的非常值解析自映射, $ \psi\in H(D) $, $ H(D) $上的加权复合算子$ T_{\varphi, \psi} $定义如下:
显然, 加权复合算子$ T_{\varphi, \psi} $是线性算子. 特别地, 当$ \psi = 1 $时即为复合算子$ T_{\varphi} $.
单位圆盘上函数空间中的复合算子和加权复合算子的有界性和紧性问题已有非常广泛的研究, 得到了很好的结论, 如文献[4-8]讨论了单位圆盘上与Zygmund型空间有关的复合算子问题.
文献[2, 9-11]讨论了Bergman空间上的复合算子的有界性和紧性问题. 而对于单位球上Bergman空间上的复合算子, 文献[12-16]有了一些较好的结果. 本文受文献[2、7]工作的启发, 将讨论$ D $上的$ \mu- $Bergman空间到Zygmund型空间上的加权复合算子的有界性和紧性. 本文中$ z = (z_{1}, \cdots, z_{n}), \omega = (\omega_{1}, \cdots, \omega_{n}), \langle z, \omega\rangle = \Sigma_{j = 1}^{n}z_{j}\overline{\omega}_{j} $, 我们将用记号$ C, C_1, C_2, C_3 $来表示与变量$ z, \omega $无关的正数, $ C, C_1, C_2, C_3 $可以与某些范数或有界量有关, 不同的地方可以表示不同的正常数.
引理2.1[11] 设$ 0<p<\infty, \forall f\in H(p, \mu), z\in D $, 有
由文献[17]中的定理2, 令$ m = 1, 2, p = q, $则分别得以下结论:
引理2.2 $ 0<p<\infty, $ $ \mu $为$ [0, 1) $上的正规函数, $ \forall f\in H(D) $, 则有
(ⅰ) $ \{\int_D|f(z)|^p\frac{\mu^p(|z|)}{1-|z|}dA(z)\}^\frac{1}{p}\approx |f(0)|+\{\int_D|f'(z)|^p(1-|z|^2)^p\frac{\mu^p(|z|)}{1-|z|}dA(z)\}^\frac{1}{p}, $
(ⅱ) $ \{\int_D|f(z)|^p\frac{\mu^p(|z|)}{1-|z|}dA(z)\}^\frac{1}{p}\approx |f(0)|+|f'(0)|+\{\int_D|f''(z)|^p(1-|z|^2)^{2p}\frac{\mu^p(|z|)}{1-|z|}dA(z)\}^\frac{1}{p}. $
设$ f\in H(p, \mu), $则由引理2.1和引理2.2可知, $ \forall z\in D $, 有
引理2.3 设$ 0<p<\infty, \alpha>0, f\in H(D) $, 则$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $空间到$ Z^\alpha $型空间上的紧算子的充要条件是对任意满足条件: (1) 在$ H(p, \mu) $中有界; (2) 在$ D $的任一紧子集上一致收敛于0的序列$ \{f_{j}\} $, 都有
证 由引理2.1和Montel定理按紧算子的定义可证.
定理3.1 设$ \varphi\in H(D, D), \psi\in H(D), $则$ T_{\varphi, \psi}:H(p, \mu)\rightarrow Z^\alpha $为有界算子的充要条件是下列条件同时成立:
证 先证充分性 设(3.1)-(3.3)式成立, $ \forall z\in D, f\in H(p, \mu), $由三角不等式和(2.1)-(2.2)式有:
另一方面,
所以由(3.4)-(3.6)式知: $ T_{\varphi, \psi}:H(p, \mu)\rightarrow Z^\alpha $为有界算子.
必要性 设$ T_{\varphi, \psi}:H(p, \mu)\rightarrow Z^\alpha $为有界算子, 则存在常数$ C $使$ \forall f\in H(p, \mu), $有$ \|T_{\varphi, \psi}(f)\|_{Z^\alpha}\leq C\|f\|_{H(p, \mu)}. $
固定$ \omega\in D $及常数$ a, b $, 取
由文献[18]中的引理2.2和文献[19]中的定理1.12有:
所以由(3.8)式知$ f_\omega\in H(p, \mu), $且$ \|f_\omega\|_{H(p, \mu)}\leq C $. 直接计算有:
由(3.7)式和(3.9)-(3.10)式得:
设$ v = \frac{1}{p}+1, $则由$ av-(v+1)+b(v+2) = 0, av(v+1)-(v+1)(v+2)+b(v+2)(v+3) = 0 $得: $ a = \frac{v+1}{2v}, b = \frac{v+1}{2v+4} $, 此时$ a-1+b = \frac{1}{v(v+2)} = \frac{p^2}{(1+p)(1+3p)}. $由(3.11)-(3.13)式有
由$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子及(3.14)式知
即
由$ \omega $的任意性及(3.15)式知(3.1)式成立.
下面证明(3.2)式成立. 固定$ \omega\in D $及常数$ c, d $, 取
类似$ f_\omega(z) $的证明知$ g_\omega\in H(p, \mu), $且$ \|g_\omega\|_{H(p, \mu)}\leq C. $直接计算得
且由(3.16)-(3.18)式有
设$ v = \frac{1}{p}+1, $则由$ c+d-1 = 0, -v(v+1)+c(v+1)(v+2)+d(v+2)(v+3) = 0 $得$ c = \frac{2v+3}{v+2}, d = -\frac{v+1}{v+2} $, 此时$ -v+c(v+1)+d(v+2) = \frac{1}{v+2} = \frac{p}{1+3p}. $由(3.19)-(3.21)式有
由$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子及(3.22)式知
当$ |\varphi(\omega)|>\frac{1}{2} $时, 由(3.23)式有
当$ |\varphi(\omega)|\leq\frac{1}{2} $时, 取$ g_\omega(z) = \frac{z}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, $由文献[18]中的引理2.2, 直接计算得
所以$ g_\omega\in H(p, \mu), $且$ \|g_\omega\|_{H(p, \mu)}\leq C. $
因为$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子, 且$ g_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{\varphi(\omega)}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, g'_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{1}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, g''_\omega(\varphi(\omega)) = 0 $, 所以
从而由三角不等式有
上式两边同乘以$ \frac{1}{(1-|\varphi(\omega)|^2)^{\frac{1}{p}+1}}, $结合(3.1)式及$ \frac{1}{1-|\varphi(\omega)|^2}\leq\frac{4}{3} $有
结合(3.24)-(3.25)式知(3.2)式成立.
最后证明(3.3)式成立. 当$ |\varphi(\omega)|>\frac{1}{2} $时, 取
易知$ h_\omega\in H(p, \mu), $且$ \|h_\omega\|_{H(p, \mu)}\leq C. $直接计算得
设$ v = \frac{1}{p}+1, $则由$ e+f-1 = 0, ev+f(v+1)-(v+2) = 0 $得$ e = -1, f = 2 $, 此时$ e(\frac{1}{p}+1)(\frac{1}{p}+2)+f(\frac{1}{p}+2)(\frac{1}{p}+3) -(\frac{1}{p}+3)(\frac{1}{p}+4) = -2, h_\omega(\varphi(\omega)) = h'_\omega(\varphi(\omega)) = 0, h''_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{-2(\overline{\varphi(\omega)})^2}{\mu(|\varphi(\omega)|)(1-|\varphi(\omega)|^2)^{\frac{1}{p}+2}}. $因为$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子, 所以
当$ |\varphi(\omega)|\leq\frac{1}{2} $时, 取$ h_\omega(z) = \frac{z^2}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, $易知$ h_\omega\in H(p, \mu), $且$ \|h_\omega\|_{H(p, \mu)}\leq C. $
因为$ T_{\varphi, \psi} $是$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子, 所以
又由$ h_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{(\varphi(\omega))^2}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, g'_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{2\varphi(\omega)}{\mu(|\varphi(\omega)|)}, g''_\omega(\varphi(\omega)) = \frac{2}{\mu(|\varphi(\omega)|)} $及三角不等式和(3.27)式有
上式两边同乘以$ \frac{1}{(1-|\varphi(\omega)|^2)^{\frac{1}{p}+2}}, $结合(3.1)-(3.2)式及$ \frac{1}{1-|\varphi(\omega)|^2}\leq\frac{4}{3} $有
结合(3.26)式和(3.28)式知(3.3)式成立. 定理3.1证毕.
定理3.2 设$ \varphi\in H(D, D), \psi\in H(D), $则$ T_{\varphi, \psi}:H(p, \mu)\rightarrow Z^\alpha $为紧算子的充要条件是$ T_{\varphi, \psi} $为有界算子且下列条件同时成立:
证 先证充分性 假设(3.29)-(3.31)式同时成立, 则$ \forall \varepsilon >0 $, 存在$ 0<\delta<1 $, 当$ \delta<|\varphi(z)|<1 $时, 有
由$ T_{\varphi, \psi} $为有界算子及(3.1)式有
同理由(3.2)式和(3.3)式有
设$ \{f_{j}\} $是在$ D $的任一紧子集上一致趋于0且满足$ \|f_{j}\|_{H(p, \mu)}\leq1 $的任一解析函数序列, 则$ \{f'_j\} $和$ \{f''_j\} $在$ E = \{\omega:|\omega|\leq \delta\} $上一致收敛于0. 由(3.33)式和(3.34)式知, 存在正整数$ N $, 当$ j>N $时, 有
由(3.32)式和(3.35)式可得, 当$ j>N $时, 有
由$ \varepsilon $的任意性知$ \lim\limits_{j\rightarrow \infty}\|T_{\varphi, \psi}f_{j}\|_{Z^\alpha} = 0 $, 由引理2.3知$ T_{\varphi, \psi} $为$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的紧算子.
必要性设$ T_{\varphi, \psi} $为$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的紧算子, 则$ T_{\varphi, \psi} $为$ H(p, \mu) $到$ Z^\alpha $的有界算子.
先证(3.29)成立. 对于$ D $中满足$ \lim\limits_{j\rightarrow\infty}|\varphi(z_j)| = 1 $的任意序列$ \{z_j\}, (j = 1, 2, \cdots) $, 取
类似(3.7)式中的讨论知$ \|f_j\|_{H(p, \mu)}\leq C, $ $ f_j\in H(p, \mu) $, 且当$ a = \frac{1+2p}{2+2p}, b = \frac{1+2p}{2+6p} $时, $ f_j(\varphi(z_j)) = \frac{\frac{p^2}{(1+p)(1+3p)}}{\mu(|\varphi(z_j)|)(1-|\varphi(z_j)|^2)^{\frac{1}{p}}}, f'_j(\varphi(z_j)) = f''_j(\varphi(z_j)) = 0. $
下面证明$ \{f_{j}\} $在$ D $的任一紧子集上一致收敛于0.对任意$ 0<r<1 $, 有
所以$ \{f_{j}\} $在$ D $的任一紧子集上一致收敛于0.由引理2.3有$ \lim\limits_{j\rightarrow \infty}\|(T_{\varphi, \psi}f_{j})\|_{Z^\alpha} = 0 $, 即$ \forall\varepsilon>0, $存在正整数$ N $, 当$ j>N $时, 有
由此及$ \lim\limits_{j\rightarrow\infty}|\varphi(z_j)| = 1 $得
所以(3.29)式成立.
下面证明(3.30)式成立. 取
类似(3.16)式中的讨论知$ \|g_j\|_{H(p, \mu)}\leq C, $ $ g_j\in H(p, \mu) $, 且$ g_j(\varphi(z_j)) = g''_j(\varphi(z_j)) = 0, g'_j(\varphi(z_j)) = \frac{\frac{p}{1+3p}\overline{\varphi(z_j)}}{\mu(|\varphi(z_j)|)(1-|\varphi(z_j)|^2)^{\frac{1}{p}+1}}. $
显然, $ \{g_{j}\} $在$ D $的任一紧子集上一致收敛于0.由引理2.3有$ \lim\limits_{j\rightarrow \infty}\|(T_{\varphi, \psi}g_{j})\|_{Z^\alpha} = 0 $, 即$ \forall\varepsilon>0, $存在正整数$ N $, 当$ j>N $时, 有
由此及$ \lim\limits_{j\rightarrow\infty}|\varphi(z_j)| = 1, \frac{1}{2}<|\varphi(z_j)|\rightarrow1 $得
所以(3.30)式成立.
最后证(3.31)式成立. 取
类似对定理3.1中的$ h_\omega $的讨论知$ \|h_j\|_{H(p, \mu)}\leq C, $ $ h_j\in H(p, \mu) $, 且$ h_j(\varphi(z_j)) = h'_j(\varphi(z_j)) = 0, h''_j(\varphi(z_j)) = \frac{-2(\overline{\varphi(z_j)})^2}{\mu(|\varphi(z_j)|)(1-|\varphi(z_j)|^2)^{\frac{1}{p}+2}}. $
易知, $ \{h_{j}\} $在$ D $的任一紧子集上一致收敛于0.由引理2.3有$ \lim\limits_{j\rightarrow \infty}\|(T_{\varphi, \psi}h_{j})\|_{Z^\alpha} = 0 $, 即$ \forall\varepsilon>0, $存在正整数$ N $, 当$ j>N $时, 有
所以(3.31)式成立. 定理3.2证毕.