МАТЕМАТИКА

УДК 517. 57

К. Л. Аветисян

Ограниченные проекторы на гармонических пространствах со
смешанной нормой

(Представлено академиком Н.У Аракеляном 23/II 2001)

   1. В настоящей заметке рассмотрены известные пространства h(p,q,a) гармонических в полупространстве функций со смешанной нормой. Анонсированы некоторые результаты, относящиеся к интегральным представлениям и ограниченным проекторам в указанных пространствах.
   Пусть Rn - n-мерное евклидово пространство, и пусть x = (x1,..., xn) О Rn, |x|2 = x12 + ј + xn2,  dx = dx1јdxn. Обозначим через верхнее полупространство пространства Rn+1, т.е.
= Rn × (0,Ґ). Точки этого полупространства будем представлять как (x,y) = (x1,..., xn, y), x О Rn, y > 0. Иногда удобно будет обозначать x0 = y.
   Для измеримой в
функции f(x,y) положим

Mp(f;y) = ||f||Lp(Rn, dx),       y > 0,   0 < p Ј Ґ.

Пространство Харди hp() в верхнем полупространстве состоит из всех (комплекснозначных) гармонических функций u(x,y) в , для которых

||u||hp =
sup
y > 0 
Mp(u;y) < +Ґ.

Введем в рассмотрение квазинормированное пространство L(p,q,a)   (0 < p,q Ј Ґ, a > 0), состоящее из тех измеримых в функций f(x,y), для которых конечна квазинорма (норма при 1 Ј p,q Ј Ґ)

||f||p,q,a = м
п
п
н
п
п
о
ж
и
у
х
+Ґ

0 
yaq-1Mpq(f;y) dy ц
ш
1/q
 
,
0 < q < Ґ,
ж
и
ess
sup
y > 0 
ц
ш
  ya Mp(f;y),
q = Ґ.

Пусть h(p,q,a) - гармоническое подпространство пространства L(p,q,a). Гармонические пространства h(p,q,a) со смешанной нормой в полупространстве исследованы несколькими авторами. Среди них отметим М. Тейблсона [1], Т. Флетта [2,3], Буй Хюи Ки [4], Ф. Ричи и М. Тейблсона [5], А. Э. Джрбашяна [6]. При p = q < Ґ пространства h(p,q,a) иногда называют весовыми пространствами Бергмана, хотя сам Бергман [7,8] начиная с 1929 г. изучал лишь функции, интегрируемые с квадратом без веса, т.е. гильбертово пространство h(2,2,1/2). В работах М. М. Джрбашяна [9,10] введены весовые классы h(p,p,a) (1 Ј p < Ґ) и получены их интегральные представления для функций, голоморфных в единичном круге. Тем не менее, ряд важных свойств классов h(p,q,a), относящихся к вопросам вложения и дробного интегродифференцирования, ранее установлен Харди и Литтлвудом [11,12].
   2. Для функции f(x,y), измеримой и комплекснозначной в , введем в рассмотрение оператор дробного интегродифференцирования Римана-Лиувилля (называемый также потенциалом Рисса):
D-af(x,y) = 1
G(a)
у
х
+Ґ

0 
sa-1f(x,y + s)ds,
D0 f = f,   Daf(x,y) = (-1)mD-(m-a) m
ym
f(x,y),

где a > 0, а m- целое, m - 1 < a Ј m.
   В верхнем полупространстве ядро Пуассона P є P0 и сопряженные ядра Пуассона Pj (1 Ј j Ј n) определяются формулами
Pj(x,y) = kn xj
(|x|2 + y2)(n+1)/2
 ,      kn =
G ж
з
и
n+1
2
ц
ч
ш

p(n+1)/2


,      0 Ј j Ј n.
Символы C(a,b,...), ca и т.п. обозначают различные положительные постоянные, зависящие только от указанных индексов a, b,.... Пусть - множество всех мультииндексов l = (l1,..., ln, ln+1) с неотрицательными координатами lj О Z+ и пусть |l| = l1 + ј + ln + ln+1 и

l = ж
з
и

x1
ц
ч
ш
l1

 
ј ж
з
и

xn
ц
ч
ш
ln

 
ж
з
и

y
ц
ч
ш
ln+1

 
.

   3. Следующая лемма о производных ядер Пуассона доказывается прямой оценкой.
   Лемма 1. Если a > 0,  l О ,  [n/(n+a)] < p Ј Ґ, то для каждого j, 0 Ј j Ј n, справедливы оценки
|DaPj(x,y)| Ј C(a,n) 1
(|x| + y)a+n
,
      x О Rn,  y > 0,
|lPj(x,y)| Ј C(l,n) 1
(|x| + y)|l|+n
,
      x О Rn,  y > 0,
Mp(DaPj;y) Ј C(a,n,p) 1
ya+n-n/p
,
      y > 0,
Mp(lPj;y) Ј C(l,n,p) 1
y|l|+n-n/p
,
      y > 0.

   Лемма 2. При  0 < p Ј p0 Ј Ґ, 0 < q Ј q0 Ј Ґa + n / p = a0 + n / p0 имеют место следующие непрерывные вложения
h(p,q,a) М h(p0,q0,a0),
||u||p0,q0,a0 Ј C ||u||p,q,a,
где C = C(p,q,a,p0,q0,n). Более того, если u(x,y) О h(p,q,a) с q < Ґ, то
yaMp(u;y) = o(1)   при   y ® +0   и   y ® +Ґ.

   В полуплоскости (т.е. при n = 1) лемма 2 доказана Ричи и Тейблсоном [5]. Вложение h(p,q,a) М h(p,Ґ,a) из леммы 2 приводит к следующему полезному свойству классов h(p,q,a).
   Лемма 3. Пусть u(x,y) О h(p,q,a) (0 < p,q Ј Ґ, a > 0) , uh(x,y) = u(x,y + h). Тогда квазинорма ||uh||p,q,a "почти" возрастает по h і 0, т.е.
||uh1||p,q,a Ј C(p,q,a,n) ||uh2||p,q,a,      h1 > h2 і 0.

   4. Для функции u(x,y), гармонической в и удовлетворяющей условию
u(x,y) = O ж
з
и
1
yd
ц
ч
ш
,   y ® +Ґ,   d > 0,
преобразования Рисса определяются как
uj(x,y) = (Rju)(x,y) = - у
х
+Ґ

y 
u(x,h)
xj
dh,      1 Ј j Ј n.

Вектор-функция F = (u0,u1,...,un),  u = u0, является системой Рисса сопряженных гармонических функций (см., например, [13]), т.е. функции uj удовлетворяют обобщенным уравнениям Коши-Римана

n
е
j=0 
uj
xj
= 0,       uj
xk
= uk
xj
,      0 Ј j,k Ј n.
(1)

Эти уравнения равносильны существованию гармонической в функции f такой, что F = С f. Заметим, что в случае n = 1 уравнения (1) переходят в обычные уравнения Коши-Римана. При этом функция F = u0 + iu1 голоморфна относительно переменной z = x1 + ix0.
   Теорема 1. Пусть a > 0 и u є u0 О h(p,q,a). Пусть также выполнены условия  0 < p,q Ј Ґb > max{a + n / p - n, a} либо условия p = 1, 0 < q Ј 1, b і a. Тогда имеют место следующие интегральные представления (0 Ј j Ј n)
uj(x,y) =u(x,hDbPj(x - x,y + hhb-1dxdh,      x О Rn,  y > 0.
(2)

   Как видим, дробные производные ядра Пуассона и сопряженных ядер Пуассона обладают воспроизводящим свойством. Указанное свойство для ядра DbP0 было впервые замечено М.М. Джрбашяном ([14], с. 596) применительно к функциям, голоморфным и гармоническим в замыкании единичного круга.
   Для j = 0 и целых b представление (2) было доказано Ричи и Тейблсоном [5] при n = 1 и А.Э. Джрбашяном [6] при n і 1 и p = q < Ґ.
   5. Определим семейство операторов (a > 0,   0 Ј j Ј n)
Ta,j(f)(x,y) =f(x,hDaPj(x - x,y + hha-1dxdh.

В следующей теореме рассмотрен вопрос о гармонической проекции, осуществляемой этими операторами.
   Теорема 2. Если 1 Ј p,q Ј Ґ, b > a > 0, 0 Ј j Ј n, то оператор Tb,j является ограниченным проектором из L(p,q,a) на h(p,q,a), т.е.
||Tb,jf||p,q,a Ј C||f||p,q,a      " f О L(p,q,a).

   Для j = 0, 1 Ј p = q < Ґ и целых b теорема 2 доказана в [6].
   Далее, естественно встает вопрос об ограниченности оператора гармонического сопряжения (т.е. преобразований Рисса Rj) в пространствах h(p,q,a). Поскольку представление (2) можно переписать в виде uj = Tb,j(u), то из теорем 1 и 2 немедленно вытекает
   Следствие. При 1 Ј p,q Ј Ґa > 0 преобразования Рисса Rj (1 Ј j Ј n) ограниченны на h(p,q,a), т.е.
||uj ||p,q,a Ј C||u||p,q,a      " u О h(p,q,a).

   На самом деле преобразования Рисса ограниченны на h(p,q,a) при всех 0 < p,q Ј Ґ. Однако доказательство этого факта требует привлечения дополнительных рассуждений.

   Ереванский государственный университет
   Институт математики НАН Армении

Литература

     1. Taibleson M. J.-Math. Mech. 1964. V. 13. P. 407-479.
     2. Flett T. M. - Proc. London Math. Soc. 1970. V. 20. P. 249-275.
     3. Flett T. M.  - Proc. London Math. Soc. 1970. V. 20. P. 749-768.
     4. Bui Huy Qui  - Hiroshima Math. J. 1979. V. 9. P. 245-295.
     5. Ricci F., Taibleson M. - Annali Scuola Nor. Sup.-Pisa, Ser. IV. 1983 V. 10. P. 1-54.
     6. Джрбашян А. Э.  - Изв. АН Арм ССР. Математика. 1987. T. 22. N. 4. С. 386-398.
     7. Bergman S. - Math. Zeit. 1929. V. 29. P. 641-677.
     8. Bergman S. The kernel function and conformal mapping. Math. Surveys, No. 5. N.Y. 1950.
     9. Джрбашян M. M. - ДАН АрмССР, 1945. T. 3. No. 1. С. 3-9.
   10. Джрбашян М. М. - Сообщ. Ин-та математики и механики АН Арм ССР. 1948. Вып. 2. С. 3-40.
   11. Hardy G. H., Littlewood J. E. - Math. Zeit. 1932. V. 34. P. 403-439.
   12. Hardy G. H., Littlewood J. E. - Quart. J. Math. (Oxford). 1941. V. 12. P. 221-256.
   13. Стейн И., Вейс Г. Введение в гармонический анализ на евклидовых пространствах. М. Мир. 1973.
   14. Джрбашян М. М. Интегральные преобразования и представления функций в комплексной области. М. Наука. 1966.