设D为复平面C上的开单位圆盘,H(D)表示D 上所有全纯函数的集合.
对于0<α<∞, Bα={f∈H(D):‖f‖Bα=|f(0)|+supz∈D(1−|z|2)α|f′(z)|<∞} 称为α-Bloch 空间; Bα0={f∈H(D):lim|z|→1supz∈D(1−|z|2)α|f′(z)|=0} 称为小α-Bloch 空间.
当α={1}时,Bα、Bα0 空间即为经典的Bloch 空间和小Bloch 空间. Zα={f∈H(D):‖f‖Zα=|f(0)|+supz∈D(1−|z|2)α|f″(z)|<∞} 称为α-Zygmund空间.
在范数‖f‖Zα=|f(0)|+supz∈D(1−|z|2)α|f″(z)|下, α-Zygmund 空间成为Banach空间. 若函数f∈H(D) 满足关系式 lim|Z|→1(1−|z|2)α|f″(z)|=0,则称属于小α-Zygmund空间, 记为f∈Zα0. 显然Zα0 是 Zα 的一个闭子空间. 当α=1 时,Zα0和Zα空间即为经典的Zygmund空间Z和 小Zygmund空间Z0.
设u∈H(D),φ 是 D→D 的全纯自映射, 定义H(D)上的加权复合算子uCφ如下: (uCφ)(f)(z)=u(z)f(φ(z)),z∈D,f∈H(D). 它同时是乘积算子和复合算子的推广, 当 u(z)=1 时上述算子就是由 φ 诱导的复合算子 Cφ. 对于这方面的基础知识,可参见文献[1, 2, 3]. 文献[4, 5, 6, 7] 研究了 α-Bloch空间之间的复合算子和加权复合算子的有界性和紧性. 文献[8, 9]研究了 α-Zygmund空间之间的加权复合算子的有界性和紧性. 最近,李颂孝和 Stevic[10]研究了从Zygmund空间到Bloch空间的加权复合算子, 分别得到加权复合算子成为有界算子的充分且必要条件和成为紧算子的充分且必要条件. 本文推广了文献[10] 中的结果,对于 0<α,β<∞,得到了单位圆 D 上从 α-Zygmund空间到 β-Bloch空间的加权复合算子的有界性和紧性的充 分且必要条件,详见本文定理3.1,定理3.2(第3节).
引理2.1[8] 设α>0,若f∈Zα,则
1)~ |f′(z)|≤21−α‖f‖Zα,|f(z)|≤21−α‖f‖Zα,0<α<1;
2)~ |f′(z)|≤2‖f‖Zlog21−|z|,|f(z)|≤‖f‖Zα,α=1;
3)~ |f′(z)|≤2α−1‖f‖Zα(1−|z|)1−α,α>1;
4)~ |f(z)|≤2(α−1)(2−α)‖f‖Zα,1<α<2;
5)~ |f(z)|≤2‖f‖Zαlog21−|z|,α=2;
6)~ |f(z)|≤2(α−1)(α−2)‖f‖Zα(1−|z|)2−α,α>2.
引理2.2 [6] 设α>0,若f∈Bα,则
1)~ |f(z)|≤2−α1−α‖f‖Bα,0<α<1;
2)~ |f(z)|≤‖f‖Bαlog2log21−|z|2,α=1;
3)~ |f(z)|≤(1+1(α−1)2α−1)‖f‖Bα(1−|z|2)α−1,α>1.
引理2.3 算子uCφ:Zα→Bβ或 Zα0→Bβ 是紧的当且仅当 uCφ:Zα→Bβ 或 Zα0→Bβ 是有界的,且对 Zα 或 Zα0 中的任意范数有界的函数序列 {fn}n∈N,fn 在 D 上内闭一致收敛到0(n→∞), 蕴含‖uCφfn‖→0,n→∞.
证 利用引理2.1和引理2.2,仿造文献[1]的弱收敛定理(第2.4 节,29-30 页) 或文献[5]中引理3.7的证明过程可以证得. 具体略.
定理3.1 设0<α,β<∞,φ是D的全纯自映射,u∈H(D),则下列表述等价
i)~ uCφ:Zα→Bβ是有界的;
ii)~ uCφ:Zα0→Bβ是有界的;
iii) a)~ 0<α<1时,有u∈Bβ,且
证 iii)⇒ i)~ 假设iii)中的条件成立,对于任意z∈D, 任意f∈Zα, I≜ 由引理2.1,当\alpha>2时,
对于0<\alpha\leq2的情况,类似可证.
i)\Rightarrow ii)~ 显然成立.
ii)\Rightarrow iii)~ 假设uC_{\varphi}:Z^{\alpha}\Rightarrow B^{\beta}是有界的.
情况a)实际上,当0<\alpha<\infty时,取f=1\in Z_{0}^{\alpha},则有u\in B^{\beta}; 取f=z\in Z_{0}^{\alpha},有 \begin{eqnarray*} \sup_{z\in D}(1-|z^{2}|)^{\beta}|u(z)\varphi'(z)+u'(z)\varphi(z)|<\infty, \end{eqnarray*} 由上式以及\varphi的有界性,有(3.1)式成立;
对于1\leq\alpha<\infty的情况,取a\in D,使得\frac{1}{2}<|a|<1,
情况b)当\alpha=1 时,取 f_{a}(z)=\frac{\overline{a}z-1}{\overline{a}} \bigg[\Big(1+\log\frac{2}{1-\overline{a}z}\Big)^{2}+1\bigg] \Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}\in Z_{0}, f_{a}(0)=-\frac{1}{\overline{a}}[(1+\log2)^{2}+1]\Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}, 则 f_{a}(z)=\Big(\log\frac{2}{1-\overline{a}z}\Big)^{2}\Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}, f'_{a}(0)=(\log2)^{2}\Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}, f''_{a}(z)=\frac{2\overline{a}}{1-\overline{a}z}\Big(\log\frac{2}{1-\overline{a}z}\Big) \Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}, |f''_{a}(z)|\leq\frac{2}{1-|z|}\Big(\log\frac{2}{1-|a|}+2\pi\Big) \Big(\log\frac{2}{1-|a|^{2}}\Big)^{-1}\leq\frac{2}{1-|z|}\Big(1+\frac{2\pi}{\log4}\Big), \sup_{\frac{1}{\sqrt2}<|a|<1}\|f_{a}\|_{Z}<M, 其中M=\frac{\sqrt{2}}{\log4}[(1+\log2)^{2}+1]+\frac{\log2}{2}+4(1+\frac{2\pi}{\log4}), 所以f_{a}\in Z. 而且,因f_{a}在|z|<\frac{1}{|a|} 内解析,从而f'_{a}在闭圆\overline{D}={|z|\leq1}内解析,故f_{a}\in Z_{0}.\\ 所以\forall\lambda\in D,使得\frac{1}{\sqrt2}<\varphi(\lambda)<1,有 \begin{eqnarray*} M\|uC_{\varphi}\|&\geq&\|f_{\varphi(\lambda)}\|_{Z}\|uC_{\varphi}\|\geq\|uC_{\varphi}f_{ \varphi(z)}\|_{B^{\beta}}\\ &\geq&-M(1-|\lambda|^{2})^{\beta}|u'(\lambda)|+(1-|\lambda|^{2})^{\beta}|u(\lambda)\varphi'(\lambda)|\log\frac{2}{1-|\varphi(\lambda)|^{2}}, \end{eqnarray*} 所以有
情况c)对于1<\alpha<\infty,取 f_{a}(z)=\frac{1}{\overline{a}} \bigg[\frac{(1-|a|^{2})^{2}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha}}-\frac{1-|a|^{2}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha-1}}\bigg]\in Z_{0}^{\alpha}, f_{a}(0)=\frac{1}{\overline{a}}[(1-|a|^{2})^{2}-(1-|a|^{2})], f'_{a}(z)=\frac{\alpha(1-|a|^{2})^{2}} {(1-\overline{a}z)^{\alpha+1}}-\frac{(\alpha-1)(1-|a|^{2})}{1-\overline{a}z}, f'_{a}(0)=\alpha(1-|a|^{2})^{2}-(\alpha-1)(1-|a|^{2}), f''_{a}(z)=\frac{\alpha(\alpha+1)\overline{a}(1-|a|^{2})^{2}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha+2}} -\frac{(\alpha-1)\alpha\overline{a}(1-|a|^{2})}{(1-\overline{a}z)^{\alpha+1}}, |f''_{a}(z)|\leq\alpha(\alpha+1) \bigg|\frac{(1-|a|^{2})^{2}}{(1-|\overline{a}|^{2})(1-|z|)^{\alpha}}\bigg| +\alpha(\alpha-1)\bigg| \frac{1-|a|^{2}}{(1-|\overline{a}|)(1-|z|)^{\alpha}}\bigg| \leq\frac{6\alpha^{2}+2\alpha}{(1-|z|)^{\alpha}}, \|f_{a}\|_{Z^{\alpha}}\leq M, 其中M=\frac{\sqrt{2}}{2}+\frac{3\alpha-2}{4}+2^{\alpha}(6\alpha^{2}+2\alpha), 所以f_{a}\in Z^{\alpha}. 而且类似情况b)的证明可得式(3.3); 情况d)\alpha=2,令f_{a}(z)=\log\frac{2}{1-\overline{a}z}\in Z_{0}^{\alpha}, f_{a}(0)=\log2,则 f'_{a}(z)=\frac{\overline{a}}{1-\overline{a}z},\quad f'_{a}(0)=\overline{a}, \quad f''_{a}(z)=\frac{(\overline{a})^{2}}{(1-\overline{a}z)^{2}}, |f''_{a}(z)|<\frac{1}{(1-|z|^{2})},\quad \sup_{\frac{1}{\sqrt{2}}<|a|<1}{\|f_{a}\|_{Z^{\alpha}}}\leq M, 其中M=\log2+5,f_{a}\in Z^{\alpha}. 结合(3.3)式,类似于情况b)可证得式(3.4)成立; 情况e) \alpha>2,令 f_{a}{z}=\frac{1-|a|^{2}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha-1}}-\frac{(1-|a|^{2})^{\alpha}}{2(1-\overline{a}z)^{2\alpha-2}}\in Z_{0}^{\alpha}, f_{a}(0)=1-|a|^{2}-(1-|a|^{2})^{\alpha}, f'_{a}(z)=\frac{(\alpha-1)(1-|a|^{2})\overline{a}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha}}-\frac{(\alpha-1)(1-|a|^{2}) ^{\alpha}\overline{a}}{(1-\overline{a}z)^{2\alpha-1}}, f'_{a}(0)=(\alpha-1)(1-|a|^{2})\overline{a}-(\alpha-1)(1-|a|^{2})^{\alpha}\overline{a}, f''_{a}(z)=\frac{(\alpha-1)\alpha(1-|a|^{2})(\overline{a})^{2}}{(1-\overline{a}z)^{\alpha+1}} -\frac{(\alpha-1)(2\alpha-1)(1-|a|^{2})^{\alpha}(\overline{a})^{2}}{(1-\overline{a}z)^{2\alpha}}, |f''_{a}(z)|<\frac{\alpha( \alpha+1)+(\alpha-1)(2\alpha-1)2^{\alpha-1}}{(1-|z|)^{\alpha}}, \sup_{\frac{1}{\sqrt{2}}<|a|<1}{\|f_{a}\|_{Z^{\alpha}}}\leq M, 其中M=\alpha+2^{\alpha}(\alpha+1)+(\alpha-1)(2\alpha-1),同样类似情况b) 的证明, 可得(3.5)式,定理3.1证毕.
定理3.2 设0<\alpha,\beta<\infty,\varphi是D的全纯自映射,u\in H(D),则下列表述等价
i)~ uC_{\varphi}:Z^{\alpha}\rightarrow B^{\beta}是紧的;
ii)~ uC_{\varphi}:Z_{0}^{\alpha}\rightarrow B^{\beta}是紧的;
iii) a)~ 0<\alpha<1时,有
证 iii)\Rightarrow i)~ 先考虑情况e),由式(3.12),(3.14) 易证(3.3),(3.5)式成立,故由定理3.1知uC_{\varphi}:Z^{\alpha}\rightarrow B^{\beta} 是有界的. 为了证明uC_{\varphi} 是紧的,对于\forall \|f_{n}\|_{Z^{\alpha}}\leq1,且f_{n}(z) 在D内闭一致收敛到0(n\rightarrow\infty),由引理2.3,只需证明\|uC_{\varphi}f_{n}\|\rightarrow 0,n\rightarrow \infty.\\ 由(3.12)和(3.14)式,对\forall \varepsilon>0,\exists \delta\in (0,1),使得\delta<\varphi(z)<1时,有 \frac{(1-|z^{2}|)^{\beta}}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha-1}}|u(z)||\varphi'(z)|<\varepsilon; \qquad \frac{(1-|z^{2}|)^{\beta}}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha-2}}|u'(z)|<\varepsilon. 由上面两式以及引理2.1有 \begin{eqnarray*} &&\|uC\varphi(f_{n})\|_{B^{\beta}}\\ &=&\sup_{z\in D}(1-|z|^{2})^{\beta}|uC\varphi(f_{n})(z)|+|u(0)f_{n}(\varphi(0))|\\ &\leq&\sup_{z\in D;|\varphi(z)|\leq\delta}(1-|z|^{2})^{\beta}|u'(z)f_{n}(\varphi(z))|+\sup_{z\in D;\delta<|\varphi(z)|\leq1}(1-|z|^{2})^{\beta}|u'(z)f_{n}(\varphi(z))|\\ &&+\sup_{z\in D;|\varphi(z)|\leq\delta}(1-|z|^{2})^{\beta}|u(z)\varphi'(z)f'_{n} (\varphi(z))|\\ &&+\sup_{z\in D;\delta<|\varphi(z)|\leq1}(1-|z|^{2})^{\beta}|u(z)\varphi'(z)f'_{n}(\varphi(z))| +|u(0)f_{n}(\varphi(0))|\\ &=&L\sup_{|\omega|\leq\delta}|f'_{n}(\varphi(z))|+\frac{\varepsilon_{1}2^{\alpha}}{(\alpha-1)M}\|f\|_{Z^{\alpha}}+|u(0)f_{n}(\varphi(0))|, \end{eqnarray*} 其中L=\sup\limits_{z\in D}(1-|z^{2}|)^{\beta}|u(z)||\varphi'(z)|. 由(3.12)式知(3.10)式成立,从而L<\infty. 又因为在D上f_{n}内闭一致收敛到0, 特别地,在圆盘|\omega|\leq\delta 上有f_{n}内闭一致收敛到0; 由柯西高阶导数公 式及估值定理可知当n\rightarrow\infty时,f'_{n}在D上内闭一致收敛到到0,特别地, 在圆盘|\omega|\leq\delta上有f'_{n}一致收敛到0; 显然, 有|u(0)f_{n}(\varphi(0))|\rightarrow 0. 由这些事实,当n\rightarrow\infty时, 有\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0. 所以对\forall\varepsilon>0,\limsup\limits_{n\rightarrow\infty} \|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0. 所以uC_{\varphi}: Z^{\alpha}\rightarrow B^{\beta} 是紧的. 对于0<\alpha\leq2的情况,类似可证.
i)\Rightarrowii)~ 显然.
ii)\Rightarrowiii)~ 情况a)当0<\alpha<\infty时,假设uC_{\varphi}: Z_{0}^{\alpha}\rightarrow B^{\beta}是紧的,则类似定理3.1,有\sup\limits_{n\in N}\|f_{n}\|_{Z^{\alpha}}\leq M<\infty, 当n\rightarrow\infty时,f_{n} 内闭一致收敛到0.
因为uC_{\varphi}: Z_{0}^{\alpha}\rightarrow B^{\beta}是紧的, 也就是\limsup\limits_{n\rightarrow\infty}\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0, 令\{Z_{n}\}_{n\in N} 是D中一序列,|\varphi(z_{n})\rightarrow1|,n\rightarrow\infty,取 f_{n}(z)=3\Big(\log\frac{2}{1-|\overline{\varphi(z_{n})}|^{2}}\Big)^{-1} \Big(\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{2} -2\Big(\log\frac{2}{1-|\overline{\varphi(z_{n})}|^{2}}\Big)^{-2} \Big(\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{3}, 则f_{n}(z)\in Z_{0}^{\alpha},且 \|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}\geq (1-|z_{n}^{2}|)^{\beta}|u'(z_{n})|\log\frac{2}{1-|\varphi(z_{n})|^{2}}, 因为\varphi(z_{n})<1,所以(3.9) 式成立. 另一方面,取 f_{n}(z)=\frac{\overline{\varphi(z_{n})}z-1}{\overline{\varphi(z_{n})}} \bigg[\Big(1+\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{2}+1\bigg] \Big(\log\frac{2}{1-|\varphi(z_{n})|^{2}} \Big)^{-1}\in Z_{0}^{\alpha}, 有 \begin{eqnarray}%\tag{3.15} &&\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}} \geq (1-|z_{n}^{2}|)^{\beta}|u(z_{n})\varphi'(z_{n})|\log\frac{2}{1-|\varphi(z_{n})|^{2}} \nonumber\\ &&-\frac{1-|\varphi(z_{n})|^{2}}{|\varphi(z_{n})|} \bigg[\Big(1+\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{2}+1\bigg] \Big(\log\frac{2}{1-|\varphi(z_{n})|^{2}}\Big)^{-1} (1-|z_{n}^{2}|)^{\beta}|u'(z_{n})|. \qquad \end{eqnarray} 因为\lim\limits_{x\rightarrow 1}\frac{1-x^{2}}{x}[(1+\log\frac{2}{1-x^{2}})^{2}+1](\log\frac{2}{1-x^{2}})^{-1}=0,由(3.9)和(3.15)式可知 \lim_{|\varphi(z)|\rightarrow 1}(1-|z^{2}|)^{\beta}|u(z)||\varphi'(z) |\log\frac{2}{1-|\varphi(z)|^{2}}=0 成立.
同样因为|\varphi(z_{n})|<1,有(3.10)式成立.
情况b)当\alpha=1时,(3.9)式成立,取 f_{n}(z)=\frac{\overline{\varphi(z_{n})}z-1}{\overline{\varphi(z_{n})}} \bigg[\Big(1+\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{2}+1\bigg] \Big(\log\frac{2}{1-|\varphi(z_{n})|^{2}} \Big)^{-1}\in Z_{0}^{\alpha}, 类似情况a),由(3.9),(3.15)式可知(3.11)式成立.
情况c)当1<\alpha<\infty时,(3.9)式成立,取 f_{n}(z)=\frac{1}{\overline{\varphi(z_{n})}}\bigg[\frac{(1-|\varphi(z_{n})|^{2})^{2}}{(1-\overline{\varphi(z_{n})}z)^{\alpha}}-\frac{1-|\varphi(z_{n})|^{2}}{(1- \overline{\varphi(z_{n})}z)^{\alpha-1}}\bigg]\in Z_{0}^{\alpha}, 则类似情况a)的证明,有 \limsup_{n\rightarrow\infty}\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0,\quad \|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}\geq \frac{(1-|z^{2}|)^{\beta}}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha-1}}|u(z)\varphi'(z)|, 由上式可得(3.12)式成立;
情况d) \alpha=2时,易知(3.12)式成立,取 \begin{eqnarray*} f_{n}(z)&=&3\Big(\log\frac{2}{1-|\overline{\varphi(z_{n})}|^{2}}\Big)^{-1} \Big(\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{2} -2\Big(\log\frac{2}{1-|\overline{\varphi(z_{n})} |^{2}}\Big)^{-2}\Big(\log\frac{2}{1-\overline{\varphi(z_{n})}z}\Big)^{3} \\ &\in & Z_{0}^{\alpha}, \end{eqnarray*} 类似情况a)的证明,\limsup\limits_{n\rightarrow\infty}\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0,所以 \|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}\geq (1-|z^{2}|)^{\beta}|u'(z)|\log\frac{2}{1-|\varphi(z)|^{2}}, 所以(3.13)式成立;
情况e)\alpha>2时,易知(3.12)式成立,下面取 f_{n}(z)=\frac{(1-|\varphi(z_{n})|^{2})^{2}}{(1-\overline{\varphi(z_{n})}z)^{\alpha-1}}-\frac{(1-|\varphi(z_{n})|^{2})^{\alpha}} {(1-\overline{\varphi(z_{n})}z)^{2\alpha-2}}\in Z_{0}^{\alpha}. 类似情况a)的证明,有\limsup\limits_{n\rightarrow\infty}\|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}=0,而 \|uC_{\varphi}f_{n}\|_{B^{\beta}}\geq (1-|z^{2}|)^{\beta}|u'(z)|\frac{1}{2(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha-2}}+(2\alpha-1)\frac{(1-|z^{2}|)^{\beta}}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha-1}}|u(z)\varphi'(z)|, 所以由(3.12)式证得(3.14)式成立. 定理3.2证毕.
推论3.1 设0<\alpha,\beta<\infty,\varphi是D的全纯自映射,u\in H(D), 当0<\alpha\leq1时,uC_{\varphi}: Z^{\alpha}\rightarrow B^{\beta} 或者 uC_{\varphi}:Z_{0}^{\alpha}\rightarrow B^{\beta} 是紧的充分且必要条件为
i)~ \lim\limits_{|\varphi(z)|\rightarrow 1}(1-|z^{2}|)^{\beta}|u'(z)|\log\frac{2}{1-|\varphi(z)|^{2}} =0,
ii)~ \lim\limits_{|\varphi(z)|\rightarrow 1}(1-|z^{2}|)^{\beta}|u(z)||\varphi'(z)|\log\frac{2}{1-|\varphi(z)|^{2}}=0.