哈納克不等式

哈納克不等式

哈納克不等式(Harnack inequality)是調和函式的重要性質,是指非負調和函式在圓周上的值與其在圓心的值之比的雙向不等式,哈納克不等式引出了一個強大而簡單的定理,稱為哈納克原理。

定義

哈納克不等式 哈納克不等式

設 是區域Ω中一個非負調和函式,則對Ω的任一緊子集Ω′,存在一個只依賴於n,Ω′和Ω的常數C,使得

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

特別地,如果 在以原點為中心,R為半徑的球 中是一個非負調和函式,那么 哈納克不等式有如下形式:

哈納克不等式 哈納克不等式

哈納克原理

泊松公式使我們可以將一個調和函式用它在一個圓周上的值來表示,為了適應目前的需要,我們把它寫成形式

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

其中而假定在中調和(或對調和,對連續)。聯繫初等不等式

哈納克不等式 哈納克不等式

的右端,公式(1)給出估計

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

如果已知,那么也可用(2)的第一個不等式,得到一個雙重估計

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

但的算術平均等於,於是最後得到下面的上界與下界:

哈納克不等式 哈納克不等式

這是 哈納克不等式,我們要著重指出,它僅對正的調和函式為真。(3)的主要套用是用於正項級數,或等價地,用於調和函式的增序列。它引出一個強大而簡單的定理,稱為哈納克原理 。

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

哈納克原理:考察函式 的一個序列,其中每個函式定義在某一城 內,且在該域內調和。設 為這樣的一個域,它的每一點具有一個鄰域包含於除有窮個以外的所有 中,並設在這一鄰域中,當n足夠大時,有 。那么這裡只有兩種可能:或者是 在 的每個緊緻子集上一致地趨於 ,或者是 在緊緻集上一致收斂於 內的一個調和極限函式 。

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

最簡單的情形是函式 在 內均為調和,並組成一個非降序列。不過,有很多套用說明這種情形不夠普遍。

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

為了證明這一定理,先設至少對於一點 。根據假設,可以找到一個r和m,使得對於 及 ,函式 都是調和的,並組成一個非降序列,如果將不等式(3)的左邊套用於非負函式 ,則知 將在圓盤 中一致地趨於 ,另一方面,如果 ,套用不等式的右邊同樣可證明 在 上有界。因此,在其上 分別為有窮及無窮的兩個集都是開集,而由於 是連通的,故必有一個集是空集。只要 的極限在單一點上是無窮大,則它必恆等於無窮大。至於一致性,可用海涅一博雷爾引理來證明。

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

在相反的情形,極限函式 是到處均為有窮的,我們現在只要證明其收斂是一致的即可。套用上面的同樣記法,對於 及 ,有 ,因此,在 點收斂就意味著在 的一個鄰域中一致收斂,再套用海涅-博雷爾引理可知在每個緊緻集上收斂是一致的。至於極限函式的調和性,則可從 能用泊松公式來表示這一點而得證。

哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式
哈納克不等式 哈納克不等式

設E是包含於域中的一個緊緻集,證明,存在一個只依賴於E及的常數M,使得中的每個正調和函式,對於任意兩點,滿足不等式。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們