Файл: Кахан, Ж. -П. Случайные функциональные ряды.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 138

Скачиваний: 0

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

СЛУЧАЙНЫЕ ТОЧЕЧНЫЕ МАССЫ НА ОКРУЖНОСТИ

178

сходится п. н. в L 2 (гл. I I I , теорема 2, стр. 48).

Кроме

того, он сходится п. н. для любого заданного t, следо­

вательно,

он сходится п. н. почти

всюду.

Формально

ряд (20) есть свертка ряда (2) и

функции

ср. Мы

вер­

немся к этому соображению в п. 7.

 

 

 

 

 

Рассмотрим

случай,

когда

ср

 

является

ядром

Пуассона:

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P r W = l

+

2 £ r " cos nt -

, _ 2 ' , 7 0

; ;

+

r ,

(0 <

г <

1).

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеем Pr*

Pr' =

Pn', т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

J

Pr{t-s)Pr'

(s)ds

=

P„,(t),

 

 

и неравенство Шварца дает

II Prr> L^IIPrlbllPr'Ib .

Поскольку ряд

 

 

 

%e,miPr(t-B,)

 

 

 

 

(21)

сходится

п. н. в L 2 , то

ряд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

 

 

 

 

 

сходится

п. н. равномерно

относительно

t

и

г',

если

г ' ^ Г д <

1.

Заменяя

гг'

на

г, мы

видим,

что

ряд (21)

сходится

п.

н. равномерно относительно t

и г

при

усло­

вии, что г ^

г0 < 1. Его сумму мы обозначим через и (re")

и назовем ее преобразованием

Пуассона ряда

(2). Заме­

няя Pr(t)

на

P(reli),

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

 

 

 

 

 

i

и(г)

=

^&,т,Р{ге~^1),

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

причем ряд

сходится п. н. равномерно на каждом

ком­

пактном

подмножестве

открытого

круга

| z | < l .

По­

скольку

функция Р (г) является гармонической

в круге

| z | < 1

(напомним, что она является действительной

частью

некоторой

аналитической

функции,

а

именно


174

ГЛАВА X

функции t

j , а пространство гармонических фун

на открытом множестве замкнуто относительно операции равномерного предельного перехода на каждом ком­ пактном подмножестве, то и (z) — случайная гармони­ ческая функция на круге | z | < 1.

Определяющей функцией ') назовем всякую положи­ тельную возрастающую и неограниченную функцию на

полупрямой

[0, оо). Если

задана

определяющая функ­

ция х, то через hx

будем

обозначать класс функций

g,

гармонических в круге | z

| < 1 и таких,

что

 

 

\x(\g{re")\)dt

= 0(l)

(г f

1).

 

Если %(х) =

хр >

0), то вместо hx

мы будем писать

hp.

Функция принадлежит классу А1 тогда и только тогда, когда она является преобразованием Пуассона неко­

торой

меры

[Зигмунд [2],

стр.

242).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

Следовательно,

u(z)^h[

 

 

п. н., если 2

trij <

°°, и

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

и(г)фп1

п.

н., если 2 я * / =

оо.

Докажем

следующее

предложение.

 

 

 

 

 

 

 

П р е д л о ж е н и е

1. Если

задана

определяющая

функ­

ция %, такая,

что %{х) = о(х)

(х-юо),

то найдется

такая

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

последовательность

Ш/, что

2 ' " / =

°°. a u{z)^hxn.

н.

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Заменяя

функцию

% ее

вогну­

той огибающей, мы можем предположить, что % полу­

аддитивна (т. е. %{х-\-у)^%(х)

+

%(у) для

всех

х>0,

у > 0). Кроме

того,

прибавление

константы к %{х)

не

изменяет класса hx;

поэтому можно считать,

что х(0)

=

= lim % (х) = 0.

 

 

 

 

 

 

 

Наш первый

шаг состоит в доказательстве того, что

 

Ит

U(Pr(t))dt

=

0.

 

 

 

 

r->I J

 

 

 

 

 

') В оригинале test function. — Прим-

перев.'


 

СЛУЧАЙНЫЕ ТОЧЕЧНЫЕ МАССЫ НА ОКРУЖНОСТИ

175

Это

следует из оценок

 

 

 

 

 

 

\t\<a

 

 

 

 

 

 

 

 

J

X(Pr(t))dt<2nX(Pr(a)),

 

 

 

a<.|<| <я

 

 

 

 

 

 

если выбрать a = [~\~~%(J~T))

^'

Первый

интеграл

стремится к нулю в силу того,

что %{х) = о(х), а

вто­

р о й — в силу того, что lim-г-^— =

оо.

 

 

 

 

 

г->1 1 ~

г

 

 

 

к О

Пусть г (г) — убывающая функция, стремящаяся

при

г —.> 1 и такая, что

 

 

 

 

 

 

 

гЩ

Л < в ( г ) .

 

 

Для заданного

натурального

v положим

 

 

 

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

" v r =

2 ъ,т,Рг

(t — 9/).

 

 

 

 

 

/=2V+I

 

 

 

 

 

Так

как функция % полуаддитивна, то

 

 

 

/ х ( 1 " ( г е " ) 1 ) Л < в ( г ) 2 т /

+

j x(\uvr(t)

\)dt.

 

Выберем а и Ь так, что %(х)^а-\-

 

Ьх. Тогда

 

 

- ^ г

{ х ( 1 М 0

\)dtKa

+ -^

 

j\uvr(t)\dt^

 

 

 

^

a + b

Ы г 1 1 и

" ( 0 I2

d*)"* = a +

b|| « v r lb.

Наш второй шаг заключается в построении последова­ тельности rv , стремящейся к 1 и такой, что ||"vrv ||2 стре­ мится к 0 почти наверное. При этом будет удобно наложить условие

т , < |

( / = 1 , 2 , . . . ) .


176 ГЛАВА X

Тогда

со

^ ( l l " v r l | ) = l | P r l |

2

m 2 < - f - = 7 '

 

 

поэтому

 

 

 

 

/=2V+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если определить

возрастающую

последовательность

rv ,

стремящуюся к

1 так,

что

lim2V / 2 (1 — r v ) =

с», то

из

 

 

 

 

 

V - > со

 

 

 

леммы Бореля — Кантелли

получим

 

 

 

 

|"vr v | 2

=

o(l)

п. н.

 

 

 

Наконец, определим

последовательность

ntj

так,

что

 

2 V

 

 

 

 

 

 

 

 

e(/"v-i) S

wt/ =

o(l)

(v-*oo);

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m/ =

°°'

m /

<

-

 

( i = l , 2,

. . . ) .

 

 

/=1

(Например, можно взять последовательность Sv , стре­

мящуюся

к с» так, что

S v + 1 — S v < 1/2 и e(r v _ |)5 v = o(l),

а затем положить /пу =

2 - v ( S v + i 5V ) при 2V

< / ^

2 V + I . )

 

Считая

r v _ , < > < r v ,

имеем

e(r)^e(r v _ ,)

и | | u v r | | 2 ^

^

I «v / -v

jjg (так как среднее квадратическое

гармонической

функции

по

концентрическим

окружностям

есть

возра­

стающая

функция радиуса). Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

Jx(l«

\)dt<B

(rv _,) 2 m/ + a + fr| wv ,v

^

/=i

и второй член ограничен п. н. при v - > оо. Этим заканчи­ вается доказательство предложения 1.

6. Теорема о сопряженных гармонических функциях

Две функции g и | , гармонические в круге | z | < 1, называются сопряженными, если функция g - j - ig или g — ig является аналитической. Некоторые результаты


СЛУЧАЙНЫЕ ТОЧЕЧНЫЕ МАССЫ НА ОКРУЖНОСТИ

177

о сопряженных гармонических функциях в единичном круге можно найти в книге Зигмунда [2], гл. V I I . Мы отберем из них несколько результатов.

Т е о р е м а М . Р и с е а. Если

g <= h", р > I , то

g^hp.

Т е о р е м а К о л м о г о р о в а .

Если

g <= /г1, то

g^hp

для всех

р < 1.

 

 

 

Т е о р е м а Н е в а н л и н н ы .

Если

f—аналитическая

функция

в круге | z | < 1 и J" log+ 1 / (re11)

\ dt = О (1)

(г f 1),

то предел

lim f(relt)

существует

и отличен

от нуля

почти всех

г

 

e £ ( 2 ) + f £ ( z ) ) ,

если

t. В частности, (f(z) =

то предел

lim g(relt)

существует

для почти

всех t.

г-»0

для g^h1,

В теоремах Колмогорова и Неванлинны (частный случай) предполагается, что g е А1, и делается заклю­ чение относительно g. Можно поставить вопрос, влечет ли

несколько более слабое предположение g^hx

 

те

же

самые или несколько более слабые заключения

относи­

тельно g.

Следующая

теорема,

принадлежащая

Пэли

и Зигмунду

[2],

дает

отрицательный

ответ

на

этот

вопрос.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

4.

Если

определяющая

функция

% удо­

влетворяет

условию

 

%(х) =

о(х)

:->оо), то

существует

такая

функция

g е

hv

что g не принадлежит

ни

к

ка­

кому

классу

Ли, и,

кроме

того, lim | g (relt)

| =

оо

для

почти

всех

t.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое утверждение в этом направлении принадлежит Литтлвуду. Он положил

• ёМ + Ш(г) = % - А ъ

для некоторой быстро растущей последовательности целых чисел %п й доказал, что g^hp < I) и lim | g(reu) | = оо почти всюду. Следовательно, на осно-

вании теоремы Неванлинны §фпр (р> 0). Метод Пэли