下調和函式

下調和函式

下調和函式(subharmonic function)亦稱次調和函式,是亞調和函式的一個子類。若-f為上調和函式,則f稱為同一區域內的下調和函式,此時,若φ(t)是t的單調增的凸函式,則φ°f為下調和函式。例如,當u(x)為D⊂R上的復值解析函式,實數α>0時,|u(x)|與αlog|u(x)|都是下調和函式。

定義

下調和函式 下調和函式
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定義一:設函式 在 上連續,則對 ,可以定義一個連續函式

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即函式 在 上連續,在球 B外部及邊界 上等於 ,在球 B內是 調和函式

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定義二:設 在區域 上連續,如果對 ,有

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則稱 為 上的上調和函式,簡稱 上調和函式;如果對 ,有

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則稱 為 上的下調和函式,簡稱 下調和函式

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定義三:設函式 在 上連續,如果 上的上調和函式 均滿足

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則稱 是 的一個 上函式;如果 上的下調和函式 均滿足

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則稱是的一個 下函式

相關性質

性質1

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設函式 在 上連續,在 內是調和函式,則 既是上調和函式也是下調和函式。

性質2

下調和函式 下調和函式
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設 是上(或下)調和函式,則 是下(或上)調和函式。

性質3

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設 與 都是上(或下)調和函式,則 也是上(或下)調和函式。

性質4

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設 為 上的上(或下)調和函式,則除 恆等於常數外,它只能在邊界 上取到最小值(或最大值)。

利用上調和函式與下調和函式的定義,容易證明性質1到4。

性質5

下調和函式 下調和函式

設 都是上調和函式,則函式

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也是上調和函式。

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證明:由 易知, 。

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另一方面,對 ,由 定義可知,對 ,有

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並對 ,有

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故由 ,並根據極值原理可知,對有

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綜上可知, ,且對 ,有

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即 為 上的上調和函式。

性質6

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設 為 上的上調和函式,則 也是上調和函式。

性質7

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設函式 在 的邊界 上連續,則 的任意一個上函式都不小 任意一個下函式。

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證明: 設是的任意一個上函式,是的任意一個下函式,則對,有

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並由性質2及性質3可知,是上的上調和函式,故由性質4可知,在上取最小值,即對,有

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從而在內,不小於。即對有

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性質8

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設 都是 的上函式,則函式

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也是的上函式。

性質9

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設 是 的上函式,則函式 也是 的上函式。

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