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FFf是一个完整的函数,| f||F||f|对于每对复数,都遵循三角不等式,即

| f1+2) || f1| + | f2||F1+2||F1|+|F2|

|f(z_1+z_2)|\le |f(z_1)| + |f(z_2)|

显示
FFf必须是次数小于222

我已经因为这个问题考试不及格一个月了,从那以后这个问题就一直困扰着我。请让我摆脱每天努力解答这个练习的焦虑。

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    “遵循三角不等式”是什么意思?
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    Giulio,我是否正确理解了“遵循三角不等式这句话的含义
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最佳答案
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Fz) =k = 0AF==0A

f(z)=\sum_{k=0}^\infty a_kz^k

是具有所需属性的完整函数。Wlog 让
F0F0f \not=0,至少有一个AAa_k不为零。通过设置1=2= z1=2=z_1=z_2=z我们有| f2) |2 | fz||F2|2|F||f(2z)| \le 2|f(z)| z∈C )C(z \in \mathbb{C})。 因此

Gz=F2Fz|z| ≤2 .G:=F2F|G|2.

g(z):= \frac{f(2z)}{f(z)}, \quad |g(z)|\le 2.

注意要点
∈CCz\in \mathbb{C}Fz= 0F=0f(z)=0是可移除的奇点GGg(自从GGg在每个奇点附近都有界,参见 ),因此GGg是有界的整函数。根据刘维尔定理GGg是常数。因此

c CzC : f 2) = c fzCCC F2=CF

\exists c \in \mathbb{C} \forall z \in \mathbb{C}: ~ f(2z)=cf(z)

比较幂级数的系数
FFf产量

2A= cA( k∈02A=CA0

2^ka_k=ca_k \quad (k \in \mathbb{N}_0).

因此
A0A0a_k \not=0暗示2= c2=C2^k=c,所以只有一个AAa_k00\not=0。 因此,Fz) =AF=Af(z)=a_kz^k对于一些k. 案件k = 0 , 1=01k=0,1是可能的,并且k > 1>1k>1是不可能的,因为00z\not=0

| f2| = |A2|2 |A| =2 | fz|2≤2 .|F2|=|A2|2|A|=2|F|22.

|f(2z)|=|a_k(2z)^k|\le 2|a_kz^k|=2|f(z)| \iff 2^k \le 2.

因此,整个函数具有
| f1+2) || f1| + | f2||F1+2||F1|+|F2||f(z_1+z_2)| \le |f(z_1)|+|f(z_2)|正是函数Fz) =F=Af(z)=aFz) =一个F=Af(z)=aza∈CACa \in \mathbb{C}

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    关于可移除奇点的观点需要一些论证,因为z不是简单的零。
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    @GregMartin,不多:如果Fz) =np ( zF=nf(z) = z^n p(z)对于某些可逆幂级数p然后F2/ Fz) =2np ( 2 z) / p ( zF2/F=2n2/f(2z)/f(z) = 2^n p(2z)/p(z)左侧到处都有定义,但右侧是完整的。
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    @GregMartin 我希望我没有忽略任何东西,但我认为没有必要考虑零的顺序。因为|z) |2|G|2|g(z)| \le 2如果Fz0F0f(z) \not=0每个奇点GGg可以通过黎曼关于可移除奇点的定理移除(GGg是有界的,因此在每个奇点附近都有界)。
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    @Gerd 嗯,我不认为我知道黎曼关于可移除奇点的定理!谢谢你的信息 🙂
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    @GregMartin 我同意这一点表达得太简短了。我编辑了答案并插入了一个链接。
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这是柯西不等式的一个应用,即:如果rM(r)是最大模量FFf在半径为rrr以某一点为中心00z_0(说000), 然后|Fn 0) |r n rn|Fn0|rnrn|f^{(n)}(z_0)|\leq \frac{M(r)n!}{r^n}

现在从三角不等式可以得出| f( 2φ| = | fφ+φ) || fφ| + | fφ| = 2 | fφ||F2φ|=|Fφ+φ||Fφ|+|Fφ|=2|Fφ||f(2e^{i\varphi})|=|f(e^{i\varphi}+e^{i\varphi})|\leq|f(e^{i\varphi})|+|f(e^{i\varphi})|=2|f(e^{i\varphi})|并归纳| fφ) |k | fφ||Fφ||Fφ||f(ke^{i\varphi})|\leq k|f(e^{i\varphi})|. 这是给所有人的φ∈RφR\varphi\in\mathbb R。 它遵循k ≤kM1 1M(k)\leq kM(1)。 但是之后

|Fn 0 |k n n千分之一1 n n=n 1 1 n |Fn0|nn1nn=n11n

|f^{(n)}(0)|\leq \frac{M(k)n!}{k^n}\leq \frac{k M(1)n!}{k^{n}}=k^{-(n-1)}M(1)n!

对所有人来说都是如此k∈Nk\in\mathbb N。 只要n 1 n1(n-1)是正数 – 也就是说,n≥2n2n\geq2– 这是000作为k k\to\infty, 因此|Fn 0 | ≤0|Fn0|0|f^{(n)}(0)|\leq0, 制作Fn 0 = 0Fn0=0f^{(n)}(0)=0对全部n≥2n2n\geq2满足此条件的唯一解析函数是次数小于222

这里的直觉是,整个函数的增长率限制了其系数:如果它至少沿着某种路径线性、二次、三次增长到无穷大,那么线性、二次、三次部分的系数可以不为零。但三角不等式最多强制线性增长,因此唯一的非零系数是幂级数的常数和线性部分的系数。

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    …它遵循k ≤kM1 1M(k)\leq kM(1)需要一些理由。
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    @mathcounterexamples.net 是的,我刚刚注意到了。事实上,它没有遵循!但如果我们替换111经过φφe^{i\varphi}任意φ∈RφR\varphi\in\mathbb R。在这种情况下,情况很简单,我不再进一步阐述。但如果需要的话:FφFφf(ke^{i\varphi})覆盖半径为k,因此任何界限都是界限M(k)
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