设D为复平面C上的单位圆盘. H(D)表示D上解析函数全体组成的函数空间. α-Bloch空间 Bα和小α-Bloch空间(0<α<∞)分别定义为 Bα={f∈H(D):supz∈D(1−|z|2)α|f′(z)|<∞}, Bα0={f∈H(D):lim|z|→1(1−|z|2)α|f′(z)|=0}. 易知在范数‖f‖Bα=|f(0)|+supz∈D(1−|z|2)α|f′(z)| 下,Bα成为Banach空间,Bα0是Bα 的闭子空间,α=1时,B1=B就是经典的 Bloch空间(见文献[18]). 设μ是[0,1)上的一个正的连续函数,若存在正数s,t,0<s<t, 和δ∈[0,1)使得μ满足 μ(1−r)s 在[δ,1)上单调下降,limr→1μ(1−r)s=0, μ(1−r)t 在[δ,1)上单调上升,limr→1μ(1−r)t=∞, 则μ称为正规权函数(见文献[11]). μ-Bloch空间Bμ和小μ-Bloch空间Bμ0分别定义为 Bμ={f∈H(D):supz∈Dμ(|z|)|f′(z)|<∞}, Bμ0={f∈H(D):limz→1μ(|z|)|f′(z)|=0}. 在赋以范数‖f‖Bμ=|f(0)|+supz∈Dμ(|z|)|f′(z)|下,Bμ成为Banach空间, Bμ0是Bμ的闭子空间,当μ(z)=(1−z2)α时,Bμ就是α-Bloch空间 Bα (见文献[2, 5, 12]).
Zygmund空间 Z是由满足下列性质的f∈H(D)∩C(¯D)组成的函数空间 supeiθ∈∂D,h>0|f(ei(θ+h))+f(ei(θ−h))−2f(eiθ)|h<∞. 根据文献[3,定理5.3],我们知道f∈ Z当且仅当 supz∈D(1−|z|2)|f″(z)|<∞. 在赋以范数‖f‖ Z=|f(0)|+|f′(0)|+supz∈D(1−|z|2)|f″(z)|下, Z成为Banach空间. 小Zygmund空间 Z0:={f∈ Z:lim|z|→1(1−|z|2)|f″(z)|=0}. 对于f∈ Z,根据文献[13],有
空间F(p,q,s) 和小 F0(0<p,s<∞,−2<q<∞) (见文献[17])分别定义为 F={f∈H(D):supa∈D∫D|f′(z)|p(1−|z|2)q(1−|σa(z)|2)sdm(z)<∞}, F0={f∈H(D):lim|a|→1∫D|f′(z)|p(1−|z|2)q(1−|σa(z)|2)sdm(z)=0}, 其中dm是D上的 规范化Lebesgue面积测度,σa(z)=a−z1−ˉaz是 D上的M\"{o}bius变换. 在赋以范数‖f‖ F=|f(0)|+{supa∈D∫D|f′(z)|p(1−|z|2)q(1−|σa(z)|2)sdm(z)}1p 下, F成为Banach空间, F0 是 F的子空间且 F 推广了许多经典的函数空间. 诸如s>1, F=Bq+2p, F0=Bq+2p0; 对于0<s≤1, F⊂Bq+2p, F0⊂Bq+2p0; 而F(2,0,s)=Qs, F0(2,0,s)=Qs,0; 此外F(2,0,1)=BMOA,F0(2,0,1)=VMOA; 如果q+s≤1,则 F是一个常数函数空间.
设φ是D到自身的一个解析映射,则φ按下式 (Cφf)(z)=f(φ(z)),f∈H(D),z∈D, 导出H(D)上的一个线性算子Cφ,称之为复合算子. 不同函数空 间上的复合算子多年来受到了广泛的研究(见文献[6, 10]), 特别地,在文献 [7]中,Li S和 Stevic S首次引入了广义复合算子的概念, 并研究了Zygmund空间和α-Bloch空间上广义复合算子的一些基本性质. 对于g∈H(D)和解析自映射φ:D→D,广义复合算子Cgφ定义为 (Cgφf)(z)=∫z0f′(φ(t))g(t)dt. 显然 当g=φ′时,Cgφ本质上就是复合算子. 广义复合算子由于与一些经典函数空间上的等距表示的紧密联系而日益受到广泛研究 (参见文献[4, 7]).
本文主要研究了从Zygmund空间到Bμ空间, F空间到Bμ 空间及其相应小空间上的广义复合算子的有界性和紧性,得到了一些充分必要的判别条件, 拓展了文献[7]中的主要结果. 下文中用C表示常数,约定它是绝对正常数并且在不同的地方可以不同.
由于后面主要定理证明的需要,在本节中我们首先给出下面几个引理.
引理2.1 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权. 则Cgφ: Z (或 Z0)→Bμ (或Bμ0)是紧算子当且仅当 Cgφ: Z (或 Z0)→Bμ (或Bμ0)有界并且对于 Z (或 Z0)中的任意有界序列{fn}n∈ N,fn在D的 紧子集上一致收敛于0时,有‖Cgφfn‖Bμ→0.
注 此定理可以用文献[1]中的常规方法类似证明,故我们略去其证明过程.
引理2.2[9] Bμ0中的闭集K是紧的当且仅当K有界并且 lim|z|→1supf∈Kμ(|z|)|f′(z)|=0.
定理2.1 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权,则下面条件等价.
(1) Cgφ: Z→Bμ有界.
(2) Cgφ: Z0→Bμ有界.
(3)
(2)⇒(3)~ 设Cgφ:Z0→Bμ有界. 则对f∈Z0存在常数C使得 ‖Cgφf‖Bμ≤C‖f‖ Z. 取f(z)=z∈ Z0,则有
其中a∈D∖{0}. 则ha∈ Z0 (见文献[13]). 计算易知 h′a(z)=(ln11−ˉaz)2(ln11−|a|2)−1. 如果|φ(λ)|>12,我们有
(3)⇒(1)~ 假设(2.1)式成立. 则对任意f∈ Z,由(1.1)式得
定理2.2 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ 是正规权,则下面条件等价.
(1) Cgφ: Z→Bμ是紧算子.
(2) Cgφ: Z0→Bμ是紧算子.
(3) Cgφ: Z→Bμ有界,并且
(2)⇒(3) 设Cgφ: Z0→Bμ是紧算子, 则Cgφ: Z0→Bμ有界. 由定理2.1知 Cgφ: Z→Bμ有界. 设{zn}n∈N是D中的序列满足 n→∞时,|φ(zn)|→1并且φ(zn)≠0(n∈N).
令 hn(z)=h(¯φ(zn)z)¯φ(zn)(ln11−|φ(zn)|2)−1,n∈N. 从定理2.1的证明中可知对每个n∈N有hn∈ Z0. 此外,当n→∞时, hn在D的紧子集上一致收敛于0.
由于 ‖Cgφhn‖Bμ=supz∈Dμ(|z|)|(Cgφhn)′(z)|≥μ(|zn|)|h′n(φ(zn))‖g(zn)|=μ(|zn|)|g(zn)|ln11−|φ(zn)|2,由引理2.1即有limn→∞μ(|zn|)|g(zn)|ln11−|φ(zn)|2=0,由此式也有limn→∞μ(|zn|)|g(zn)|=0,这就得到了(2.8)式.
(3)⇒(1) 设Cgφ: Z→Bμ有界并且(2.8)式成立. 由定理2.1知
定理2.3 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权, 则Cgφ: Z0→Bμ0有界当且仅当Cgφ: Z0→Bμ有界并且
证 设Cgφ: Z0→Bμ0有界,易知Cgφ: Z0→Bμ有界. 取函数f(z)=z∈ Z0,则立即可得(2.10)式.
反过来,设Cgφ: Z0→Bμ有界,并且(2.10)式成立. 则对任意多项式P 有
定理2.4 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权,则下面条件等价.
(1) Cgφ: Z→Bμ0是紧算子.
(2) Cgφ: Z0→Bμ0是紧算子.
证 (1)⇒(2)显然.
(2)⇒(3) 设 Cgφ: Z0→Bμ0是紧算子, 则Cgφ: Z0→Bμ0有界. 由定理2.3知(2.10)式成立.
当‖φ‖∞<1时,根据(2.10)式得 lim|z|→1μ(|z|)|g(z)|ln21−|φ(z)|2≤ln21−‖φ‖2∞lim|z|→1μ(|z|)|g(z)|=0. 即得(2.13)式.
现在设‖φ‖∞=1. 又设{zn}n∈N是D中的序列满足当 n→∞时,|φ(zn)|→1. 由于Cgφ: Z0→Bμ是紧算子. 由定理2.2有 lim|φ(z)|→1μ(|z|)|g(z)|ln21−|φ(z)|2=0, 则对任意ε>0,存在r∈(0,1)使得当r<|φ(z)|<1时有 μ(|z|)|g(z)|ln21−|φ(z)|2<ε. 从(2.10)式又可得存在σ∈(0,1)使得当σ<|z|<1时有 μ(|z|)|g(z)|≤ε/ln21−r2.
因此当σ<|z|<1,r<|φ(z)|<1时有
(3)⇒(1) 设f∈ Z,由(1.1)式知 μ(|z|)|(Cgφf)′(z)|=μ(|z|)|f′(φ(z))‖g(z)|≤C‖f‖ Zμ(|z|)|g(z)|ln21−|φ(z)|2. 对上面不等式关于f∈ Z,‖f‖ Z≤1取上确界. 并令|z|→1,由(2.13)式得 lim|z|→1sup‖f‖ Z≤1μ(|z|)|(Cgφf)′(z)|=0 由引理2.2得到Cgφ: Z→Bμ0是紧算子.
在这一节中,我们对从 F(p,q,s) (或 F0(p,q,s))到Bμ (或Bμ0)上的 广义复合算子的有界性、 紧性进行刻画,首先介绍下面引理.
引理3.1 [17] 设0<p,s<∞,−2<q<∞,q+s>−1并且f∈ F(p,q,s), 则存在常数C>0使得‖f‖βα≤C‖f‖F,此外,如果f∈ F0(p,q,s), 则f∈βα0. 这里α=q+2p.
类似引理2.1,我们易证下面的结论.
引理3.2 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权. 又设0<p,s<∞,−2<q<∞,q+s>−1. 则Cgφ: F (p,q,s)(或F0(p,q,s)→Bμ)(或Bμ0) 是紧算子当且仅当Cgφ:F(p,q,s)(或F0(p,q,s)→Bμ (或Bμ0) 有界并且对于 F(p,q,s) (或 F0(p,q,s))中的任意有界序列{fn}n∈N, fn在D 的紧子集上一致收敛于0时,有‖Cgφfn‖Bμ→0.
定理3.1 设g∈H(D),φ:D→D解析,μ是正规权. 又设0<p,s<∞, −2<q<∞,q+s>−1. 则Cgφ:F(p,q,s)→Bμ有界当且仅当
证 设Cgφ:F(p,q,s)→Bμ有界. 令α=q+2p,固定w∈D, 考虑函数
反之,设(3.1)式成立. 对任意f \in F(p,q,s),根据引理3.1有 \begin{eqnarray*} \mathop {\sup }\limits_{z \in \mathbb{D}} {(1 - |z{|^2})^\alpha }|f'(z)| \leqslant C{\left\| f \right\|_{F{\text{(p,q,s)}}}} \end{eqnarray*} 则 \begin{eqnarray*} {\left\| {C_\varphi ^gf(z)} \right\|_{{B^\mu }}} = \mathop {\sup }\limits_{z \in \mathbb{D}} \mu (|z|)|f'(\varphi (z))\left\| {g(z)|} \right. \hfill \\ = \mathop {\sup }\limits_{z \in \mathbb{D}} {(1 - |\varphi (z){|^2})^\alpha }|f'(\varphi (z))|\frac{{\mu (|z|)|g(z)|}}{{{{(1 - |\varphi (z){|^2})}^\alpha }}} \hfill \\ \leqslant C{\left\| f \right\|_{F{\text{(p,q,s)}}}}\mathop {\sup }\limits_{z \in \mathbb{D}} \frac{{\mu (|z|)|g(z)|}}{{{{(1 - |\varphi (z){|^2})}^\alpha }}} \hfill \\ \end{eqnarray*} 由(3.1)式知C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu }有界.
定理3.2 设g\in H({\Bbb D}),\varphi:{\Bbb D}\rightarrow{\Bbb D}解析,\mu是正规权. 又设0<p,s<\infty, -2<q<\infty,q+s>-1. 则C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu }是紧算子当且仅当
证 设C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu }是紧算子. 令\alpha=\frac{q+2}{p}, 并且\{z_n\}_{z\in\mathbb{N}}是{\Bbb D}中的序列满足当n\rightarrow\infty时,|\varphi(z_{n})|\rightarrow1. 考虑函数 f_{n}(z)=\frac{(z-\varphi(z_{n}))(1-|\varphi(z_{n})|^{2})}{(1-\overline{\varphi(z_{n})}z)^{\alpha+1}}. 同样用文献[16]中的方法得到{f_n} \in F{\text{(p,q,s)}},(f_{n})_{n\in\mathbb{N}}是F(p,q,s)中 的一个有界序列,并且在{\Bbb D}的紧子集上一致收敛于0. 注意到f_{n}(\varphi(z_n))=0,f'(\varphi(z_n))=\frac{1}{(1-|\varphi(z_n)|^2)^{\alpha}}. 即有 \frac{\mu(|z_{n}|)|g(z_{n})|}{(1-|\varphi(z_{n})|^{2})^{\alpha}}=\mu(|z_{n}|)|f'(\varphi(z_{n}))\| g(z_{n})|\leq\| C_{\varphi}^{g}f_{n}\| _{{B^\mu }}. 根据引理3.2,(3.3)式成立.
反过来,设(3.3)式成立. 令\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}是\ F(p,q,s)中有界序列并在{\Bbb D}的紧 子集上一致收敛于0. 令M = \mathop {\sup }\limits_n {\left\| {{f_n}} \right\|_{F{\text{(p,q,s)}}}}<\infty ,根据引理3.2, 往证\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\| C_{\varphi}^{g}f_{n}\| _{{B^\mu }}=0. 由(3.3)式,对于任意\varepsilon>0,存在r\in(0,1),当|\varphi(z)|>r时, 有\frac{\mu(|z|)|g(z)|}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha}}<\varepsilon. 由Cauchy 估计, 如果\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}在{\Bbb D}的紧子集上一致收敛于0,则\{f'_{n}\}_{n\in\mathbb{N}} 在{\Bbb D}的紧子集上也一致收敛于0,即存在n_{0}>0使得当n>n_{0} 时, \sup\limits_{\{|\varphi(w)|\leq r\}}|f'_{n}(\varphi(w))|<\varepsilon. 由以上叙述及引理3.1得到 \begin{eqnarray*} & &\sup\limits_{w\in{\Bbb D}}\mu(|w|)|f'_{n}(\varphi(w))\| g(w)| \\ & \leq&\sup\limits_{\{|\varphi(w)|\leq r\}}\mu(|w|)|f'_{n}(\varphi(w))\| g(w)| +\sup\limits_{\{|\varphi(w)|>r\}}\mu(|w|)|f'_{n}(\varphi(w))\| g(w)|\\ & =& \sup\limits_{\{|\varphi(w)|\leq r\}}\mu(|w|)|f'_{n}(\varphi(w))\| g(w)|\\ & &+ \sup\limits_{\{|\varphi(w)|>r\}}(1-|\varphi(w)|^2)^{\alpha}|f'_{n}(\varphi(w))|\frac{\mu(|w|)|g(w)|}{(1-|\varphi(w)|^2)^{\alpha}}\\ &\leq &C\sup\limits_{\{|\varphi(w)|\leq r\}}|f_{n}'(\varphi(w))|+\| f_{n}\| _{\ F}\sup\limits_{\{|\varphi(w)|>r\}}\frac{\mu(|w|)|g(w)|}{(1-|\varphi(w)|^{2})^{\alpha}}\\ & \leq& (C+M)\varepsilon, \end{eqnarray*} 即当n\rightarrow\infty时,\| C_{\varphi}^{g}f_{n}\| _{{B^\mu }}=\sup\limits_{w\in{\Bbb D}}\mu(|w|)|f'(\varphi(w))\| g(w)|\rightarrow0,证明完成.
定理3.3 设g\in H({\Bbb D}),\varphi:{\Bbb D}\rightarrow{\Bbb D}解析,\mu是正规权. 又设0<p,s<\infty, -2<q<\infty,q+s>-1. 则C_\varphi ^g:{F_{{\text{(p,q,s)}}}} \to {B^\mu }有界当且仅当 C_\varphi ^g:{F_{{\text{(p,q,s)}}}} \to {B^\mu }有界并且
证 设C_\varphi ^g:{F_{{\text{(p,q,s)}}}} \to {B^\mu }有界,则C_\varphi ^g:{F_{{\text{(p,q,s)}}}} \to {B^\mu }有界. 取f(z) = z \in {F_0}{\text{(p,q,s)}},即得到(3.4)式.
反之,设C_\varphi ^g:{F_{{\text{(p,q,s)}}}} \to {B^\mu }有界并且(3.4)式成立. 则对任意多项式P有
下面我们给出在满足一定条件下小空间与对应空间上的广义复合算子的紧性是等价的.
定理3.4 设g\in H({\Bbb D}),\varphi:{\Bbb D}\rightarrow{\Bbb D}解析,\mu是正规权. 又设0<p,s<\infty, -2<q<\infty,q+s>-1. 则下面条件等价.
(1) C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu }是紧算子.
(2) C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu } 是紧算子.
证 (1)\Rightarrow(2) 显然.
(2)\Rightarrow(3) 令\alpha=\frac{q+2}{p}. 设C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu } 是紧算子, 由引理2.2,对M>0有 \lim\limits_{|z|\rightarrow1}\sup\limits_{\| f\| _{\ F\leq M,f\in{{\ F}_0}}} \mu(|z|)|(C_{\varphi}^{g}f)'(z)|=0. 注意到在定理3.1的证明中给出的函数f_{w}(z)=\frac{(z-\varphi(w))(1-|\varphi(w)|^{2})}{(1-\overline{\varphi(w)}z)^{\alpha+1}}属于{{\ F}_0}, 并且关于w范数一致有界,则 \sup\limits_{|w|\rightarrow1}\frac{\mu(|w|)|g(w)|}{(1-|\varphi(w)|^{2})^{\alpha}}=0. 即得(3.6)式成立.
(3)\Rightarrow(1) 设f\in\ F满足\| f\| _{\ F}\leq1. 由引理3.1, f\in{\cal B}^{\alpha},\| f\| _{{\cal B}^{\alpha}}\leq C\| f\| _{\ F}. \begin{eqnarray*} \mu(|z|)|(C_{\varphi}^{g}f)'(z)|&=&\mu(|z|)|f'(\varphi(z))\| g(z)|\\ &=&(1-|\varphi(z)|^2)^{\alpha}|f'(\varphi(z))|\frac{\mu(|z|)|g(z)|}{(1-|\varphi(z)|^2)^{\alpha}} \\ & \leq &C\| f\| _{\ F}\frac{\mu(|z|)|g(z)|}{(1-|\varphi(z)|^{2})^{\alpha}}. \end{eqnarray*} 由(3.6)式得 \lim\limits_{|z|\rightarrow1}\sup\limits_{\| f\| _{\ F\leq1}} \mu(|z|)|(C_{\varphi}^{g}f)'(z)|=0. 由引理2.2知C_\varphi ^g:F{\text{(p,q,s)}} \to {B^\mu } 是紧算子.