Файл: Земанян А.Г. Интегральные преобразования обобщенных функций.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 196

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

аналитична в конечной г\-плоскости, исключая точку вет­ вления в г] = 0. Кроме того,

D-nF Ol)

= </ (x), -С^/хр /ц (xp)>, I] ф 0.

(3)

Д о к а з а т

е л ь с т в о . При фиксированном p

0

возьмем две концентрические окружности С и Д с центром в г| и с радиусами тр и г2 соответственно, причем 0 < ;г <

 

 

С I т]

|. Пусть

Дг) —

комплексное

приращение,

удовлетворяющее

условию

0 < | Др |

< г . Рассмотрим

равенство

 

 

 

7)fl ]/rx i f / lj.(xp)>

=

</ (х), ф д Д х )> ,

^

+ Д р ) - ^ ) _ < / ( , ) ,

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

i

V

+

хДр

(хр +

хАр) — / хр /ц (хр)] —

Фди =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-n

^ хр Д Д хр ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что для любого фиксированного х и любого фик­ сированного неотрицательного целого числа /с функция

D \ Y Щ Ді (хр) аналитична внутри замкнутого круга С х. Ограничимся рассмотрением одной из ветвей. В силу ин­ тегральной формулы Коши

д а (х ) =

 

 

=

ш

Ü

 

V ™ 1* W

(т - р - д р - - т ^ г ) -

 

 

 

 

С,

 

 

1

 

Ъ . - А і С

 

 

 

 

 

____

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D ^ V x z J ^ x z )

 

 

 

 

 

 

( * - P)2 J

2я £ ^

(z — р — Др) (z —. р)а aZ '

Но для всех z E

^

 

при переменной я,

пробегающей ком­

пактное подмножество 0 < х

< ° ° , функция

D ^ x z J ^ (xz)

ограничена некоторой постоянной

В.

Так как, кроме того,

I

z

— р I =

гх

и

I

z

— р — Ар I >

гх

г,

то

мы имеем

 

 

 

 

 

 

Отсюда вытекает,

что при | Ар |

 

0

 

функция

Дѵфд„ (х)

стремится к нулю равномерно на компактных подмноже­

ствах 0 < х < о о ; следовательно,

фд„ (х)

сходится

в

$ (I)

к нулю. Поскольку / £Е (Л,

то (4)

стремится

к

 

 

 

 

186


нулю. Таким образом, при указанйых

ограничениях на

т|

мы Fполучили

формулу

(3)

и

 

доказали

 

аналитич­

ность

(т|).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

Теперь нашей целью является доказательство того, что

(у)

имеет определенный порядок

роста

 

при у ^ - + 0 и

у

-*■

 

F

Т)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пустъ

 

 

элемент &'

 

(/), ц !>

еудовлетворяето р е м а 5.6.2.неравенству/ —

 

 

 

 

 

 

 

>

 

°°-

и

Функция

F (у)

определена формулой

 

(1).

Тогда

— 7г

 

 

I ^ (У) I

<

 

 

К у № ,

0 < г / < 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5 )

где К и р

 

 

 

К у ѵ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—■

достаточно

большие <действительные/ < о о ,

числа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По

I .

 

 

 

 

 

X

 

3)

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

теореме

 

2.3.1

 

носитель

/ — компактное

подмножество

 

 

Возьмем

 

 

е =

 

(/),

причем

X х

) =

1

в окрестности носителя /. Тогда

можно

(

написать

F

(у)

=

</

(х),

X (х) У х у

 

(ху)>.

 

 

 

 

 

В

силу

свойства

 

 

 

 

 

 

 

Жуі,

а функция

III

и. 5.2

/ — элемент

 

 

X (х) Y Х У J v - (ху)

в

силу

свойства

 

I

и.

 

С5.2 — элемент

Жу..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, из свойства IV п. 5.2 вытекает су­

ществование положительной

постоянной

 

и

 

неотрица­

тельного целого числа г, таких, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF (у) К

С

шах

sup

 

|

хт

(аГ1П х)'с [Л,

(х) x~v~'l*Yху1^(ху)}\^

 

 

 

 

0 < т < г 0 < :t < °°

v=ft0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

< f t < r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С m, ft

X

 

\v /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

max sup I 2

it) [x™ ( x ^ Dx f ^ X

(x)] x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X [ ( x ^ D ^ x - v - ' ^ Y x y J ^ i x y ) ] .

Выражение xm(x~1D ^ ' ‘X (x) ограничено некоторой по­ стоянной Cm, h-v Кроме того, для любого неотрицатель­ ного целого числа ѵ справедливо тождество

(x-'D xf [ x - W V Y j -h Ш = ( - 1 ) '- ^ * '- , (6)

которое можно вывести из равенства (7) п. 5.1. Но посколь­

ку !1 > —7г

1

то выражение /ц.+ ѵ (z)/zlA+v ограничено на

 

187


О < ; z <

оо

некоторой постоянной

В ѵ.

Поэтому

 

 

|^ (г / )|< С max

 

С

ш, /і-ѵ5 ѵу!і+ѵ>+2.

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

0<0 пг<1-

 

 

 

 

—1(5)І.%, т°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< f c < r

 

 

 

 

 

 

непосредственноЕсливытекает Шнеравенство'

Сформулируем теперь основную теорему этого пункта.

ное Т е о р е м а 5.6.3.

 

/ е

 

(/)

и р >

определен­

преобразование Ганкеля обобщенной функции

/,

 

 

 

 

 

п. 5.5,

 

 

 

 

 

 

 

равенством

 

 

является регулярной обобщенной

функцией в Жу..(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оно порождено гладкой функцией F (у),

заданной равенством

(1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж у’.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим,

что

F

(у)

действительно порождает регуляр­

ный элемент в

 

 

в силу свойства V п. 5.2, теорем 5.6.1,

5.6.2 и условия р

 

 

—Ѵ2.

Доказательство теоремы

5.6.3

основано

на

двух леммах.

 

 

 

 

элемент

Жу.,

Л е м м а

5.6.1.

Если

р !> —1/2

м Ф

 

 

 

 

 

 

то функция

ОО

Фу (я) =

§

Ф (у) У xyJ ^i xy) dy

У

 

сю.

сходится в ё (I) к нулю

при Y

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Дифференцируя

под

зна­

ком интеграла и используя (6), мы получаем

 

 

 

{ x - 'D fx ^ - 'Ң у (я) = ( -

 

СО

Ф (у) yV*4Mk

J

 

 

(7)

[

 

 

dy.

Эти дифференцирования под знаком интеграла оправ­

даны в силу ограниченности /ц+ь (г) / г'14* и,

следователь­

но, равномерной сходимости на

0 < я < ° о

интеграла в

формуле (7)

при любом

к;

таким образом, (7) стремится к

нулю равномерно на 0 < я

< С оо

при У

о о .

Но

 

1D)kx~V~'/ityY

Кфу (г)

 

 

 

 

(8)

X -ѵ-Ч»

Фу() =

D

фу (X)

=

х )

 

 

 

 

+ bfr,

 

,.2/С-І

. . . +

 

 

 

 

где bh0, . . ., bhh — постоянные. Из индукции по к выте­ кает заключение, что для любого к функция D ktyy (х) сходится равномерно к нулю на любом компактном под­ множестве 0 <<я < ; оо при У ->• оо.

188


и YЛ е м м а 5.6.2.

Если

р, —V

21

Ф G=

f

£=

$ '

СО

 

(

 

 

 

у

фиксированное

 

 

 

 

 

 

то

 

 

конечное) положительное число,

(У) </ (*), V*yJv-{xy)> dV =

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

=

Y

 

 

и- (xy)dy).

(9)

 

 

 

 

</ (*). 5 Ф

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о . Для доказательства аппрок­ симируем интеграл по у суммами Римана. Разобьем ин­ тервал 0 <г/ < У на т подынтервалов, длина которых равна (Ду)т, и пусть утѵ — какая-нибудь точка ѵ-го

подынтервала. Так как Ф (у) и </ (х), YХУ Jv- (ХУ)> — гладкие ограниченные на 0 < у < ; Y функции (см. лемму 5.2.1 и теорему 5.6.2), то для любого заданного е )> О мы можем найти такое число М , что для всех т ]> М сумма

771

(.f (x)i Y х Утч J

{х Утч)У

(Ду)т

(Ю)

2 Ф (Утѵ)

Н-

 

ѵ=1

 

 

 

 

отличается от левой части (9) меньше чем на е. Кроме того» выражение (9) равно

 

 

 

 

</ (х),

со)

 

 

 

 

 

(х Ут.) У)т >.

 

(И)

 

 

 

 

2 Ф (Утѵ) V х Утч h

 

При

т - +

 

 

Ѵ=0

 

 

 

 

 

 

 

сходится

в

&

(/)

 

 

оо основная функция в (11)

 

к основной

функции,

стоящей

в правой части равенства

(9).

Действительно,

D^YХУ Jv-

ХУ)

— непрерывная функ­

 

 

 

х

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у)

в области Q =

{(ж,

у):

ция двумерной переменной ( ,

 

 

X

е=

К ,

О

 

у

К },

 

где

К

— любое компактное подмно­

жество

0

 

 

<С.°°. Поэтому допустимо дифференциро­

ваниеупод знаком интеграла:у

 

 

 

 

 

 

(12)

 

D X \

Ф (У)

Y

x y J » (Х У) d y=

$ Ф (у) Т>х Y

Х У J v- (Х У) d y-

 

 

о ]

 

 

сумма

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

Кроме того,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

® (і/тпѵ)

[ D x

Y х Утпч

 

{ху771V

 

У)т

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

)1(А

 

 

 

 

ѵ= 1

189