假定读者熟悉Nevanlinna值分布理论的标准记号和基本结果(参见文献[5, 10, 12]).设$f$为非常数亚纯函数,$S(r,f)$表示任一满足$S(r,f)=o(T(r,f))(r\longrightarrow \infty)$的量,可能须除去一个线测度有限的集合.
设$f$和$g$为非常数亚纯函数,$a$为任意有限复数,$k$是正整数或$+\infty$,定义$\overline{E}_{k)}(a,f)$为$f-a$的重数$\leq k$的零点集合,且不计重数; 若考虑重数,则记为$E_{k)}(a,f)$. 如果$\overline{E}_{\infty)}(a,f)=\overline{E}_{\infty)}(a,g)$ (或$E_{\infty)}(a,f)=E_{\infty)}(a,g)$),则称$f$和$g$IM(或CM)分担$a$. 定义$\overline{N}_{k)}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)$为$f-a$的重数$\leq k$的零点的精简计数函数,$\overline{N}_{(k}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)$为$f-a$的重数$> k$的零点的精简计数函数.记 $$N_{k}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)=\overline{N}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)+\overline{N}_{(2}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)+\cdots+\overline{N}_{(k}\left(r,\frac{1}{f-a}\right), $$ $$\Theta (a,f)=1-\mathop{\overline{\lim}}\limits_{r\rightarrow\infty}\frac{\overline{N}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)}{T(r,f)},\Theta_{k)}(a,f)=1-\mathop{\overline{\lim}}\limits_{r\rightarrow\infty}\frac{\overline{N}_{k)}\left(r,\frac{1}{f-a}\right)}{T(r,f)} $$(参见文献 [1, 7, 8, 12]等).
Hayman[6]和 Clunie[2]证明了如下结论.
定理 A 设$f(z)$为超越整函数,$n\geq 1$为整数,则$f^{n}f'=1$有无穷多个根.
相应于定理A,Fang和Hua[4],Yang和Hua[13]分别得到下述定理.
定理 B 设$f(z)$和$g(z)$为非常数整函数,$n\geq6$为整数. 如果$f^nf'$与$g^ng'$CM分担1,则$f(z)=c_1{\rm e}^{cz},g(z)=c_2{\rm e}^{-cz}$,其中$c_1$,$c_2$,$c$为满足$(c_1c_2)^{n+1}c^2=-1$的常数,或者$f(z)=tg(z)$,其中$t^{n+1}=1$.
2007年,Bhoosnurmath 和 Dyavanal推广定理A得到如下定理.
定理 C[1] 设$f$为超越亚纯函数,$n,k$ 为正整数满足$n\geq k+3$,则 $\{f^{n}(f-1)\}^{^{(k)}}=1$ 有无穷多个根.
相应于定理C,他们也得到了如下的唯一性定理.
定理 D[1] 设$f(z)$和$g(z)$为非常数亚纯函数满足$\Theta(\infty,f)>\frac{3}{n+1}$. $n,k$是正整数且$n\geq3k+13$.如果$[f^{n}(f-1)]^{(k)}$与 $[g^{n}(g-1)]^{(k)}$ CM分担1,则$f(z)\equiv g(z)$.
2008年,Chen 和Zhang等[3]考虑将"CM分担1"条件改为"IM分担1",在 $f$ 和 $g$ 为非常数整函数的情况下,得到下述结果.
定理 E设$f(z)$和$g(z)$为非常数整函数,$n,k$为正整数且$n>5k+13$.如果 $[f^{n}(f-1)]^{(k)}$与$[g^{n}(g-1)]^{(k)}$ IM分担1,则$f(z)\equiv g(z)$.
近来,Li和Yi[7]研究了当亚纯函数分担1个公共值改为分担1个多项式的唯一性问题,得到下述结果.
定理 F 设$f$和$g$为超越亚纯函数,$n,k$为正整数满足$n>9k+20$ 和 $\max\{\chi_1,$ $\chi_2\}<0$,其中
本文中,我们继续考虑减弱亚纯函数分担小函数的条件,得到如下结果,推广了定理E和定理F.
定理 1.1设$f$和$g$为超越亚纯函数,$n,k$为正整数满足$n>9k+20$ 和 $\max\{\chi_1,$ $\chi_2\}<0$,其中$\chi_1$ 和 $\chi_2$ 如(1.1)和(1.2)式所示. 如果$\Theta(\infty,f)>\frac{2}{n},$且 $$\overline{E}_{l)}\left(0,\{f^{n}(f-1)\}^{(k)}-P\right)=\overline{E}_{l)}\left(0,\{g^{n}(g-1)\}^{(k)}-P\right), $$其中$P$是非零多项式,$l$是正整数或$\infty$,则$f\equiv g$.
定理 1.2设$f$和$g$为超越整函数,$n,k$为正整数满足$n>5k+13$,如果 $$\overline{E}_{l)}\left(0,\{f^{n}(f-1)\}^{(k)}-P\right)=\overline{E}_{l)}\left(0,\{g^{n}(g-1)\}^{(k)}-P\right), $$其中$P$是非零多项式,$l$是正整数或$\infty$,则$f\equiv g$.
注在定理1.1和定理1.2中,当 $l=\infty$ 时,我们得到 $\{f^{n}(f-1)\}^{(k)}-P$ 和$\{g^{n}(g-1)\}^{(k)}-P$ IM分担$0$,因此定理1.1和定理1.2是定理E和定理F的推广.
设$f$和$g$为非常数亚纯函数,$a$为任意有限复数,$z_0$为$f-a$和$g-a$的公共零点,其重数分别为$r$和$q$. 我们用$\overline{N}_{L}(r,\frac{1}{f-a})$表示$f-a$和$g-a$的公共零点中满足$r>q\geq1$的那些零点的精简计数函数,用$\overline{N}^{1)}_{E}(r,\frac{1}{f-a})$表示$f-a$和$g-a$的公共零点中满足$r=q=1$的那些零点的精简计数函数,用$\overline{N}^{(2}_{E}(r,\frac{1}{f-a})$表示$f-a$和$g-a$的公共零点中满足$r=q\geq2$的那些零点的精简计数函数.类似地,可定义$\overline{N}_{L}(r,\frac{1}{g-a}),$$\overline{N}^{1)}_{E}(r,\frac{1}{g-a})$和$\overline{N}^{(2}_{E}(r,\frac{1}{g-a})$.同时我们用$\overline{N}_{\ast}(r,\frac{1}{f-a})$表示是$f-a$的零点但不是$g-a$的零点的精简计数函数. 类似地,可定义$\overline{N}_{\ast}(r,\frac{1}{g-a})$.
引理 2.1[11] 设$f$为非常数亚纯函数,$k(\geq1)$为整数,$\varphi(\not\equiv0,\infty)$ 为$f$的小函数. 则 $$ T(r,f) \leq \overline{N}(r,f)+N\left(r,\frac{1}{f}\right)+N\left(r,\frac{1}{f^{(k)}-\varphi}\right)-N\Bigg(r,\frac{1}{\Big(\frac{f^{(k)}}{\varphi}\Big)'}\Bigg)+S(r,f). $$
引理 2.2[9, 14] 设$f$为非常数亚纯函数,$k,p$为正整数. 则 $$ N_{p}\Big(r,\frac{1}{f^{(k)}}\Big)\leq N_{p+k}\Big(r,\frac{1}{f}\Big)+k\overline{N}(r,f)+S(r,f). $$
引理 2.3设$f$为超越亚纯函数,$P$为非零多项式,$k$为正整数. 令$F=\frac{f^{(k)}}{P}$,则 $$ \overline{N}_{(2}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)\leq(k+1)\overline{N}(r,f)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{f}\Big)+S(r,f). $$
证 由引理2.2 可得\begin{eqnarray*}\overline{N}_{(2}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)&\leq&\overline{N}\Big(r,\frac{F}{F'}\Big)\\&\leq&T\Big(r,\frac{F'}{F}\Big)+O(1)\\&\leq&\overline{N}(r,F)+\overline{N}\Big(r,\frac{1}{F}\Big)+S(r,f)\\&\leq&\overline{N}(r,f)+N_1\Big(r,\frac{1}{f^{(k)}}\Big)+S(r,f)\\&\leq &(k+1)\overline{N}(r,f)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{f}\Big)+S(r,f).\end{eqnarray*}证毕.
引理 2.4设$f$和$g$为超越亚纯函数,$P$是为非零多项式,令$F=\frac{f^{(k)}}{P},G=\frac{g^{(k)}}{P}$.如果$\overline{E}_{l)}\left(0,f^{(k)}-P\right) $$=\overline{E}_{l)}\left(0,g^{(k)}-P\right)$,其中$k$为正整数,$l$为正整数或$\infty$,则 $$ \overline{N}_{L}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)+\overline{N}_{*}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)\leq(k+1)\overline{N}(r,f)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{f}\Big)+S(r,f), $$ $$ \overline{N}_{L}\Big(r,\frac{1}{G-1}\Big)+\overline{N}_{*}\Big(r,\frac{1}{G-1}\Big)\leq(k+1)\overline{N}(r,g)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{g}\Big)+S(r,g). $$
证 由$F$的表达式可知$F-1$的零点可能来自$f^{(k)}-P$的零点和$P$的零点.若$z_0\not\in\{z:P(z)=0\}$是$F-1$的单零点,则$z_0$是$f^{(k)}-P$的单零点. 再结合条件$\overline{E}_{l)}(0,f^{(k)}-P)=\overline{E}_{l)}(0,g^{(k)}-P)$,我们得到$z_0$是$g^{(k)}-P$的零点. 因此$z_0$是$G-1$的零点. 由此可得 $$\begin{eqnarray*}\overline{N}_{L}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)+\overline{N}_{*}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)&\leq&\overline{N}_{(2}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)+\overline{N}\Big(r,\frac{1}{P}\Big)\\&\leq& \overline{N}_{(2}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)+O(\log r).\end{eqnarray*}$$由上述不等式和引理2.3,我们得到 $$\overline{N}_{L}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)+\overline{N}_{*}\Big(r,\frac{1}{F-1}\Big)\leq(k+1)\overline{N}(r,f)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{f}\Big)+S(r,f). $$类似地,我们有 $$\overline{N}_{L}\Big(r,\frac{1}{G-1}\Big)+\overline{N}_{*}\Big(r,\frac{1}{G-1}\Big)\leq(k+1)\overline{N}(r,g)+N_{k+1}\Big(r,\frac{1}{g}\Big)+S(r,g). $$证毕.
引理 2.5设$f$和$g$为超越亚纯函数,$P$为非零多项式,令
如果$\overline{E}_{l)}\left(0,f^{(k)}-P\right)=\overline{E}_{l)}\left(0,g^{(k)}-P\right)$且$H\not\equiv 0$,其中$k$为正整数,$l$为正整数或$\infty$,则$$\begin{eqnarray*}T(r,f)&\leq&(2k+4)\overline{N}(r,f)+(2k+3)\overline{N}(r,g)+3N_{k+1}\left(r,\frac{1}{f}\right)+2N_{k+1}\left(r,\frac{1}{g}\right)\\& &+\overline{N}\left(r,\frac{1}{f}\right)+\overline{N}\left(r,\frac{1}{g}\right)+S(r,f)+S(r,g).\end{eqnarray*}$$
证 由(2.1)和(2.2)式可得
设$z_1$为$F$的单极点,通过简单的计算可知$F"/F'-2F'/(F-1)$在$z_1$处解析.类似地,如果$z_1$是$G$的单极点,则$G"/G'-2G'/(G-1)$在$z_1$处解析.
设$z_2$是为$F-1$和$G-1$具有相同重数的公共零点,则由(2.2)式可得$H$在$z_2$处解析.并且当$z_2$是$F-1$和$G-1$的公共单零点时,我们可得$H(z_2)=0$. 故由(2.3)式可得
引理 2.6[5, 12] 设$f(z)$为非常数亚纯函数, $$P(f)=a_{n}f^{n}+\cdots+a_{1}f+a_{0}, $$其中$a_{0}$,$a_{1},\cdots,a_{n}(\not\equiv 0)$是$f$的小函数,则$T(r,P(f))=n T(r,f)+S(r,f)$.
引理 2.7[5] 设$f$为非常数亚纯函数. 则对任意正整数$k$,有$$\begin{eqnarray*} \frac{f^{(k)}}{f}&=&\left(\frac{f'}{f}\right)^{k}+\frac{k(k-1)}{2} \left(\frac{f'}{f}\right)^{k-2}\left(\frac{f'}{f}\right)'\\ &&+ \frac{k(k-1)(k-2)}{6}\left(\frac{f'}{f}\right)^{k-3}\left(\frac{f'}{f}\right)"+P_{k-2}\left(\frac{f'}{f}\right),\end{eqnarray*}$$其中$P_{k-2}\left(\frac{f'}{f}\right)$是关于$\frac{f'}{f}$的常系数微分多项式且次数$\leq k-2$.
引理 2.8[5, 12] 设$f$为非常数亚纯函数,$\alpha_{1}(z)$,$\alpha_{2}(z)$为$f$的小亚纯函数,则 $$ T(r,f)\leq \overline{N}(r,f)+\overline{N}\Big(r,\frac{1}{f-\alpha_{1}}\Big)+\overline{N}\Big(r,\frac{1}{f-\alpha_{2}}\Big)+S(r,f). $$
引理 2.9设$f$和$g$为超越整函数,$a,b$为非零常数,$n,k$为正整数满足$n>k$. 令 $$ F=[f^{n}(af+b)]^{(k)},G=[g^{n}(ag+b)]^{(k)}, $$则$FG\not\equiv P^{2}$,其中$P$是非零多项式.
证 设$FG\equiv P^{2}$,则
定理1.1的证明 令$F_{1}=f^{n}(f-1)$,$G_{1}=g^{n}(g-1)$,则由引理 2.6,可得
下面我们分三种情形证明$F_1^{(k)}G_1^{(k)}\equiv P^2$或$F_1\equiv G_1$.
情形 1. $B\neq 0$且$A=B$. 若$B=-1$,则由(3.12)式得$F_1^{(k)}\cdot G_1^{(k)}\equiv P^2$.若$B\neq-1$,则由(3.12)式得
情形 2. $B\neq 0$且$A\neq B$. 若$B=-1$,则由(3.12)式可得
情形 3. $B=0$. 则由(3.12)式可得
由以上讨论,我们得到$F_1^{(k)}G_1^{(k)}\equiv P^2$ 或$F_1\equiv G_1$.结合(3.1)式即有$\{f^{n}(f-1)\}^{(k)}\{g^{n}(g-1)\}^{(k)}\equiv P^2$ 或$f^{n}(f-1)\equiv g^{n}(g-1)$. 再使用与定理E (见文献[7,定理1.1])一样的讨论,可得 $f\equiv g$. 定理 1.1得证.
定理1.2的证明设$F_1,G_1,F,G$和$H$分别如(3.1)-(3.3)式所定义. 设$H\not\equiv 0$,则由(3.1)式和引理2.5,可得
由于$f$和$g$是超越整函数,结合(3.1)式和引理 2.9,可得$F_1^{(k)}G_1^{(k)}\not\equiv P^2$.故$F_1\equiv G_1$. 再结合(3.1)式即得