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Boletín Asociación Matemática Venezolana Maryam Mirzakhani y Artur Ávila, primera mujer y primer latinoamericano en ser galardonados con la Medalla Fields Vol. XXI • No. 2 • Año 2014 ' $ Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana Volumen XXI, No. 2, Año 2014 I.S.S.N. 1315–4125 & % Editor Oswaldo Araujo Editores Asociados Carlos Di Prisco y Henryk Gzyl Editor Técnico: Neptalı́ Romero Comité Editorial Pedro Berrizbeitia, Alejandra Cabaña, Giovanni Calderón, Sabrina Garbin, Gerardo Mendoza, Neptalı́ Romero, Rafael Sánchez Lamoneda, Judith Vanegas, Jorge Vargas El Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana se publica dos veces al año en forma impresa y en formato electrónico. Sus objetivos, información para los autores, direcciones postal y electrónica se encuentran en el interior de la contraportada. Desde el Volumen VI, Año 1999, el Boletı́n aparece reseñado en Mathematical Reviews, MathScinet y Zentralblatt für Mathematik. Asociación Matemática Venezolana Presidente Pedro Berrizbeitia Capı́tulos Regionales CAPITAL Pedro Berrizbeitia USB [email protected] LOS ANDES Oswaldo Araujo ULA [email protected] CENTRO-OCCIDENTAL Alexander Carrasco UCLA [email protected] ORIENTE Said Kas-Danouche UDO [email protected] ZULIA-FALCON Oswaldo Larreal LUZ [email protected] La Asociación Matemática Venezolana fue legalmente fundada en 1990 como una organización civil cuya finalidad es trabajar por el desarrollo de la matemática en Venezuela. Para más información ver su portal de internet: http://www.ciens.ucv.ve/ciens/amv Asociación Matemática Venezolana Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana Vol. XXI • No. 2 • Año 2014 Editorial 67 La Medalla Fields 2014 Oswaldo Araujo En 1924 en la ciudad de Toronto, Canadá, se celebró el VII International Congress of Mathematicians (ICM). El matemático canadiense, John Charles Fields, que fue secretario de ese ICM propuso la creación de un premio que reconociera el trabajo relevante de jóvenes matemáticos. En 1932, durante la celebración del IX ICM en Zurich, se aceptó su propuesta. Los primeros premios fueron otorgados en 1936 con fondos donados por el profesor Fields. La Medalla Internacional para Descubrimientos Sobresalientes en Matemáticas, mejor conocida como Medalla Fields en honor a su promotor, es un una distinción que concede la International Mathematical Union (IMU) a matemáticos menores de 40 años, cada cuatro años, en reconocimiento de sus logros excepcionales en matemática. Este año el ICM se celebró en Seúl y fueron distinguidos con el premio los siguientes matemáticos: Artur Ávila, Manjul Bhagarva, Martin Hairer y Maryam Mirzakhani. A continuación un breve comentario sobre ellos: Artur Ávila, matemático brasileño-francés del CNRS y del Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA). Su área de trabajo se centra en sistemas dinámicos y teorı́a espectral. Ha sido galardonado con la Medalla Fields 2014 por “sus profundas contribuciones a la teorı́a de los sistemas dinámicos, que han cambiado la faz de ese campo, utilizando la poderosa idea de la “renormalización” como principio unificador”. Es el primer latinoamericano en ser laureado con esa medalla. Manjul Bhagarva, matemático indo-canadiense-estadounidense de la Universidad de Princeton. Su especialidad es la teorı́a de números. El jurado le otorga la Medalla Fields 2014 por haber desarrollado “nuevas y poderosos métodos en geometrı́a de números”. Martin Hairer, matemático austriaco que trabaja en la Universidad de Warwick. Su área es el análisis estocástico, es laureado por sus “excepcionales contribuciones a la teorı́a de ecuaciones en derivadas parciales estocásticas”. Maryam Mirzakhani, investigadora de la Universidad de Stanford, especialista en teorı́a de Teichmüller, geometrı́a hiperbólica, teorı́a ergódica y geometrı́a simpléctica. Recibe la medalla por “sus avances sobresalientes en la dinámica y geometrı́a de las superficies de Riemann y sus espacios modulares”. Es la primera mujer en ser galardonada con tan prestigioso premio. El ICM 2014 marca un hito en la historia de la Medalla Fields por dos hechos extraordinarios: primera vez que la medalla es otorgada a una mujer y, también, por primera vez la recibe un latinoamericano. No es esta la primera ocasión en que este par de brillantes matemáticos comparten honores; en 1995 ambos ganaron Medalla de oro en la Olimpiada Internacional de Matemáticas. ¿Cuál es la relevancia social del reconocimiento a este par de talentosos matemáticos? En el caso de Maryam Mirzakhani es suficiente con recordar las luchas sociales y polı́ticas que la sociedad mundial ha emprendido en pro de la igualdad Editorial 68 de la mujer. Luchas que se remontan al siglo VI, aC, con la griega Temeo, considerada la primera matemática de la Historia. Mujeres, como la francesa Sophie Germain (1776-1831), que no pudo ingresar a L’Ecole Polytechnique y tuvo que publicar sus trabajos matemáticos con nombre de hombre o, la alemana Emmy Amalie Noether (1882-1935), quién en 1905 obtuvo permiso para inscribirse en Erlanger, donde se doctoró en 1907, pero que no consiguió una plaza como profesora e investigadora en la universidad ¡por ser mujer! En el premio a Artur Ávila, formado matemáticamente en un paı́s en vı́as de desarrollo, hay un reconocimiento también a una institución: el Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA). El IMPA fundado en 1952 es un instituto público que, desde el 2.000, funciona como una institución privada lo que le da una gran flexibilidad y autonomı́a para desarrollar sus programas y proyectos. Este centro es el resultado de la determinación y trabajo de un grupo de matemáticos, entre los que hay que mencionar a Leopoldo Nachbin, Elon Lages Lima, Mauricio Peixoto, Manfredo do Carmo y Jacob Palis Junior, de establecerse en Brasil para producir y enseñar matemática. Desde muy joven el medallista Ávila frecuentó el IMPA; primero participando del programa de captación de niños talentosos vı́a Olimpiada matemática, después como estudiante de maestrı́a y, posteriormente, de doctorado, el que obtuvo con la dirección de Wellington de Melo, un ex alumno de doctorado de Jacob Palis, lo que ejemplifica el carácter de Escuela que tiene el IMPA. Felicitaciones a todos los ganadores de la Medalla Fields 2014, a la IMU, a las instituciones donde estos cuatro jóvenes realizan su trabajo y a los organizadores del ICM 2014. Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 69 ARTÍCULOS On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds Hülya Bağdatlı Yılmaz Abstract. The object of this paper is to study almost pseudo quasi-conformally symmetric manifolds. The existence of an almost pseudo quasi-conformally symmetric manifold is shown by two nontrivial examples. Among others we study an almost pseudo quasiconformally symmetric spacetime. 2010 Mathematics Subject Classification: 53B35. Keywords and Phrases: Almost pseudo symmetric manifold, Quasi conformally curvature tensor, Almost pseudo quasi-conformally symmetric manifold, Einstein field equations. Resumen. El objeto de este trabajo es estudiar casi seudo cuasiconformes variedades simétricas. La existencia de una casi seudo cuasi-conformes variedades simétrica se muestra mediante dos ejemplos no triviales. Entre otros estudiamos un casi seudo cuasiconforme espacio tiempo simétrico. 1 Introduction Spaces admitting some sense of symmetry play an important role in general relativity. Without imposing a symmetry condition, solving the Einstein’s field equations of gravitation becomes a difficult, if not impossible, task. The condition of conformal symmetry is one of the conditions utilized in the theoretical development of the subject. Let (M, g) be a Riemannian manifold of dimension n and let ∇ be its LeviCivita connection. If a curvature tensor R of (M, g) is parallel with respect to its Levi-Civita connection ∇, namely ∇R = 0, then this manifold is called locally symmetric [3]. A generalization of the notion of local symmetry is given by the notion of conformal symmetry. A manifold (M, g) is said to be conformally symmetric if its conformal curvature tensor C is parallel with respect to its Levi-Civita connection of (M, g), i.e., if ∇C = 0 [5] . The class of conformally symmetric manifolds contains all locally symmetric as well as conformally 70 Hülya Bağdatlı Yılmaz flat manifolds of dimension n ≥ 4. Conformally symmetric manifolds that are neither conformally flat nor locally symmetric were introduced by Roter [14]. Thence, conformal symmetry is a proper generalization of local symmetry. The notion of locally symmetric manifolds has been weakened by many authors in several ways to a different extent such as conformally symmetric manifolds by Chaki and Gupta [5], recurrent manifolds introduced by Walker [19], conformally recurrent manifolds by Adati and Miyazawa [1], pseudo symmetric manifolds introduced by Chaki [4], weakly symmetric manifolds by Tamassy and Binh [18], projective symmetric manifolds introduced by Soos [16], projectivesymmetric and projectively recurrent affinely connected spaces by Mikeš [12], pseudo conformally symmetric spaces by De and Biswas [7], almost pseudo conformally symmetric manifolds introduced by De and Gazi [8], weakly conformally symmetric manifolds by De and Bandyopadhyay [6], etc. A non-flat Riemannian manifold (M, g) (n ≥ 2) is called an almost pseudo symmetric manifold whose curvature tensor R of type (0, 4) satisfies the condition [8] (∇X R) (Y, E, U, V ) = [A(X) + B(X)] R(Y, E, U, V ) +A(Y )R(X, E, U, V ) + A(E)R(Y, X, U, V ) (1.1) +A(U )R(Y, E, X, V ) + A(V )R(Y, E, U, X), where A and B are nowhere vanishing 1-forms, such that A(X) = g(X, ρ) and B(X) = g(X, Q) (1.2) for all X and ρ and Q are the vector fields associated with the 1-forms A and B, respectively. An n-dimensional almost pseudo symmetric manifold has been denoted by A(P S)n . De and Gazi [8] further showed the physical significance in general relativity and proved its existence by several examples. If A = B in (1.1) then the manifold reduces to a pseudo symmetric manifold (P S)n [4]. The notion of pseudo symmetry in the sense of Chaki [4] is different from that of Deszcz [10]. It is to be noted that the almost pseudo symmetric manifold is not a special case of a weakly symmetric manifold (W S)n [18]. The notion of the quasi-conformal curvature tensor was defined by Yano and Sawaki in 1968 [22] . According to them a quasi-conformal curvature tensor W on a Riemannian manifold contains the conformal curvature tensor C as well as the concircular curvature tensor Z as special cases and is defined by W (X, Y, V, U ) = −(n − 2)bC(X, Y, V, U ) + [a + (n − 2)b] Z(X, Y, V, U ) (1.3) for all vector fields X, Y, V, U ∈ χ(M ), where a and b are arbitrary constants, C and Z are a conformal curvature tensor and a concircular curvature tensor of type (0, 4) respectively. On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 71 The conformal curvature tensor C of a Riemannian manifold (M, g)(n > 3) of type (0, 4) is given by Pokharial and Misra [15] C(X, Y, V, U ) = R(X, Y, V, U ) 1 − [S(Y, V )g(X, U ) − S(X, V )g(Y, U ) (1.4) n−2 + g(Y, V )S(X, U ) − g(X, V )S(Y, U )] r + [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )] , (n − 1)(n − 2) where S and r denote respectively the Ricci tensor of type (0, 2) and the scalar curvature. A (0, 4) type tensor Z(X, Y, V, U ) which remains invariant under concircular transformation, for a Riemannian manifold (M, g), is given by Yano and Kon [20, 21] Z(X, Y, V, U ) = R(X, Y, V, U ) − r [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )] n(n − 1) (1.5) where r is the scalar curvature. The importance of concircular curvature tensor is very well known in the differential geometry of certain F-structure such as complex, almost complex, Kahler, almost Kahler, contact and almost contact structure etc. [2, 17]. In a recent paper Ahsan and Siddiqui [1] studied the application of concircular curvature tensor in fluid spacetime. The present paper is concerned with a non quasi-conformally flat Riemannian manifold (M, g) (n > 3) whose quasi-conformally curvature tensor W satisfies the condition (∇X W ) (Y, E, U, V ) = [A(X) + B(X)] W (Y, E, U, V ) + A(Y )W (X, E, U, V ) + A(E)W (Y, X, U, V ) + A(U )W (Y, E, X, V ) + A(V )W (Y, E, U, X), (1.6) where A and B have the meaning already stated. Such a manifold will be called an almost pseudo quasi-conformally symmetric manifold and denoted by A(P W S)n , where W stands for ‘quasi-conformal curvature tensor’. Since the conformal curvature tensor vanishes identically for n = 3, we assume the condition n > 3 throughout the paper. The present paper is organized as follows: After preliminaries in section 3, it is proved that in an A(P W S)n , nr is an eigenvalue of the Ricci tensor S corresponding to the eigenvector ρ defined in (1.2) provided that a + (n − 2)b 6= 0. However, we obtained a sufficient condition for an A(P W S)n to be 72 Hülya Bağdatlı Yılmaz an A(P S)n . Section 4 deals with an Einstein A(P W S)n . In section 5, nontrivial examples of an A(P W S)n have been constructed. Finally, we study an A(P W S)n spacetime. 2 Preliminaries Let L be the symmetric endomorphism of the tangent space at any point of the manifold corresponding to the Ricci tensor S of type (0, 2), such that S(X, Y ) = g(LX, Y ) (2.1) Let {ei } , (1 ≤ i ≤ n) be an orthonormal basis of the tangent space at any point of the manifold. Now, let us put X = U = ei in (1.4) and (1.5) and take summation over i (1 ≤ i ≤ n), we then get e C(Y, V ) = 0, (2.2) and r g(Y, V ), (2.3) n n n P P e where C(Y, V) = C(ei , Y, V, ei ) and P (Y, V ) = Z(ei , Y, V, ei ), respecP (Y, V ) = S(Y, V ) − i=1 i=1 tively. In virtue of (2.3), we have n X P (ei , ei ) = 0. (2.4) i=1 Taking X = U = ei in (1.3) and using (2.2) and (2.3), we have n X W (ei , Y, V, ei ) = [a + (n − 2)b] P (Y, V ). (2.5) i=1 Let us now write (1.6) in local coordinates, which gives the following form ∇i Wklmj = (Ai + Bi ) Wklmj +Ak Wilmj +Al Wkimj +Am Wklij +Aj Wklmi . (2.6) From (2.5), we can write r Wlm = [a + (n − 2)b] Plm = [a + (n − 2)b] Slm − glm . n (2.7) Transvecting (2.6) with g kj , we get j k ∇i Wlm = (Ai + Bi ) Wlm + Ak Wilm + Al Wim + Am Wli + Aj Wlmi . (2.8) On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 73 Transvecting (2.8) with g lm and using (2.7) and (2.4), we obtain lm k k Ak Wilm + Wlmi g = 0. (2.9) From (2.7), it follows that r 2 [a + (n − 2)b] Ak Sik − δik = 0. n (2.10) It follows from (2.10) that 2 [a + (n − 2)b] P (X, ρ) = 0. (2.11) Therefore we get P (X, ρ) = 0 unless a + (n − 2)b = 0. (2.12) From (2.3) and (2.12), it follows that S(X, ρ) = 3 r g(X, ρ). n (2.13) Nature of scalar curvature r of an A(P W S)n From (2.13) we can state the following: Theorem 1. In an A(P W S)n , if a + (n − 2)b 6= 0 then nr is an eigenvalue of the Ricci tensor S corresponding to the eigenvector ρ defined in (1.2). We now assume that the scalar curvature r of an A(P W S)n vanishes, then from (2.13) it follows that S(X, ρ) = 0. Substitution of X by Y yields S(Y, ρ) = 0. (3.1) Thus from (1.3), (1.2), (1.4) and (1.5) we get W (X, Y, ρ, U ) = aR(X, Y, ρ, U ) + b [A(Y )S(X, U ) − A(X)S(Y, U )] . (3.2) Hence we can state the following theorem: Theorem 2. On the condition a + (n − 2)b 6= 0, the quasi-conformal curvature tensor W of an A(P W S)n with zero scalar curvature is as in (3.2). Adversely, let W be the form (3.2). Then from (1.3) it follows that a + 2(n − 1)b r [A(Y )g(X, U ) − A(X)g(Y, U )] = 0. n(n − 1) (3.3) Since A is the nowhere vanishing 1-form, if a + 2(n − 1)b 6= 0, then we get r = 0. Thus we have the following theorem: 74 Hülya Bağdatlı Yılmaz Theorem 3. If the conditions (3.2) and a + (n − 2)b 6= 0 are satisfied in an A(P W S)n , then it is of zero scalar curvature provided that a + 2(n − 1)b 6= 0 . Substituting (1.4) and (1.5) in (1.3), we obtain W (X, Y, V, U ) = aR(X, Y, V, U ) (3.4) +b [S(Y, V )g(X, U ) − S(X, V )g(Y, U ) +g(Y, V )S(X, U ) − g(X, V )S(Y, U )] r a − + 2b [g(Y, V )g(X, U ) n n−1 −g(X, V )g(Y, U )] . Let us assume that the Ricci tensor S of an A(P W S)n vanishes. Then from (3.4), it follows that W (X, Y, V, U ) = aR(X, Y, V, U ). (3.5) Thus, by virtue of (1.6), for a 6= 0 we obtain a sufficient condition for an A(P W S)n to be an A(P S)n . This can be stated as the following: Theorem 4. If in an A(P W S)n the Ricci tensor vanishes, then A(P W S)n reduces to an A(P S)n on the condition a 6= 0. 4 Einstein A(P W S)n We consider an A(P W S)n defined by (1.6), which is an Einstein manifold. Then its Ricci tensor S satisfies S(Y, V ) = r g(Y, V ). n (4.1) From which it follows that dr(Y ) = 0 and (∇X S) (Y, V ) = 0. (4.2) Due to (4.1) and (3.4) we get W (X, Y, V, U ) = aR(X, Y, V, U ) ar − [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )] . n(n − 1) (4.3) Taking the covariant derivative with respect to E on both sides, we obtain (∇E W ) (X, Y, V, U ) = a (∇E R) (X, Y, V, U ). (4.4) On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 75 Using (1.3), (1.6) and (4.3), we have a (∇E R) (X, Y, V, U ) = −(n − 2)b [(A(E) + B(E)) C(X, Y, V, U ) + A(X)C(E, Y, V, U ) + A(Y )C(X, E, V, U ) +A(V )C(X, Y, E, U ) + A(U )C(X, Y, V, E)] + [a + (n − 2)b] [(A(E) + B(E)) Z(X, Y, V, U ) + A(X)Z(E, Y, V, U ) + A(Y )Z(X, E, V, U ) +A(V )Z(X, Y, E, U ) + A(U )Z(X, Y, V, E)] . (4.5) Since an A(P W S)n is an Einstein space, its conformal curvature tensor forms the following C(X, Y, V, U ) = R(X, Y, V, U ) r − [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )] . n(n − 1) (4.6) This means that the conformal curvature tensor C equals the concircular curvature tensor Z. Thus from (4.5) and (4.6) provided that a 6= 0, it follows that (∇E R) (X, Y, V, U ) = [(A(E) + B(E)) C(X, Y, V, U ) +A(X)C(E, Y, V, U ) + A(Y )C(X, E, V, U ) (4.7) +A(V )C(X, Y, E, U ) + A(U )C(X, Y, V, E)] . Substituting (4.6) in (4.7), we obtain (∇E R)(X, Y, V, U ) = [A(E) + B(E)]{R(X, Y, V, U ) r − [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )]} n(n − 1) +A(X){R(E, Y, V, U ) r − [g(Y, V )g(E, U ) − g(E, V )g(Y, U )]} n(n − 1) +A(Y ){R(X, E, V, U ) (4.8) r − [g(E, V )g(X, U ) − g(X, V )g(E, U )]} n(n − 1) +A(V ){R(X, Y, E, U ) r − [g(Y, E)g(X, U ) − g(X, E)g(Y, U )]} n(n − 1) +A(U ){R(X, Y, V, E) r − [g(Y, V )g(X, E) − g(X, V )g(Y, E)]}. n(n − 1) 76 Hülya Bağdatlı Yılmaz We now suppose that the Einstein A(P W S)n is an A(P S)n . Then in virtue of (4.8), we get r {[A(E) + B(E)] [g(Y, V )g(X, U ) − g(X, V )g(Y, U )] n(n − 1) +A(X) [g(Y, V )g(E, U ) − g(E, V )g(Y, U )] (4.9) +A(Y ) [g(E, V )g(X, U ) − g(X, V )g(E, U )] +A(V ) [g(Y, E)g(X, U ) − g(X, E)g(Y, U )] +A(U ) [g(Y, V )g(X, E) − g(X, V )g(Y, E)]} = 0. Substituting X = U = ei in (4.9) and taking summation over i (1 ≤ i ≤ n), it follows that r{[(n + 1)A(E) + (n − 1)B(E)]g(Y, V ) + (n − 2)A(Y )g(E, V ) + (n − 2)A(V )g(Y, E)} = 0. (4.10) Again, substituting Y = V = ei in (4.10) and taking summation over i (1 ≤ i ≤ n), then we obtain r [(n + 4)A(E) + nB(E)] = 0, (4.11) and putting E = Y = ei in (4.10), it follows that r [(n + 1)A(V ) + B(V )] = 0. (4.12) Replacing V by E in the above relation, we get r [(n + 1)A(E) + B(E)] = 0. (4.13) Similarly putting E = V = ei in (4.10) and taking summation over i (1 ≤ i ≤ n), we have r [(n + 1)A(Y ) + B(Y )] = 0. (4.14) Substitution of Y by E in the last relation yields r [(n + 1)A(E) + B(E)] = 0. (4.15) Adding (4.11), (4.13) and (4.15), we obtain r [3A(E) + B(E)] = 0. (4.16) From (4.15), it follows that r = 0 if 3A(E) + B(E) 6= 0 Hence we can state the following : (4.17) On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 77 Theorem 5. If an Einstein A(P W S)n is an A(P S)n , then its scalar curvature is zero provided that the vector fields ρ and Q corresponding to the associated 1-forms A and B are not linearly dependent and a 6= 0. Adversely, let r = 0 be in an Einstein A(P W S)n . Then due to (4.8), it follows that an Einstein A(P W S)n becomes to an A(P S)n in condition of a 6= 0. Then we state the following theorem: Theorem 6. If the scalar curvature of an Einstein A(P W S)n vanishes, then such a manifold reduces to an A(P S)n provided that a 6= 0. We now assume that the vector field Q associated with 1-form B is parallel in an Einstein A(P W S)n . Then we get ∇X Q = 0 for all X. (4.18) Hence we obtain R(X, Y )Q = ∇X ∇Y Q − ∇Y ∇X Q − ∇[X,Y ] Q = 0, (4.19) R(X, Y, Q, U ) = 0. (4.20) S(Y, Q) = 0. (4.21) and Contracting (4.20) we have Now, by (4.18) and (4.21) we get (∇X S) (Y, Q) = ∇X S(Y, Q) − S (∇X Y, Q) − S (Y, ∇X Q) = 0. (4.22) From (4.8) it follows that (∇E S) (Y, V ) = A (R(E, Y )V ) − r [g(Y, V )A(E) − g(E, V )A(Y )] . (4.23) n(n − 1) Putting V = Q in (4.23) and applying (4.19) and (4.22) and (1.2) we obtain r [B(Y )A(E) − B(E)A(Y )] = 0. n(n − 1) If B(Y )A(E) − B(E)A(Y ) 6= 0, we have r = 0 and then from (4.8) we see that the manifold becomes an A(P S)n .Hence we have the following theorem: Theorem 7. If the vector field Q is a parallel vector field in an Einstein A(P W S)n , then A(P W S)n reduces to an A(P S)n provided that the vector fields ρ and Q corresponding to the associated 1-forms A and B are not codirectional and a 6= 0. 78 5 Hülya Bağdatlı Yılmaz Examples of an A(P W S)n In this section we address some examples of an A(P W S)n . On coordinate space Rn (with coordinates x1 , x2 , ..., xn ), we calculate the components of the curvature tensor, the Ricci tensor , the quasi conformal curvature tensor and its covariant derivatives. Then we verify the relation (1.6). Example 1. Let M 5 = x1 , x2 , x3 , x4 , x5 ∈ R5 : x1 6= −1 be an open subset of R5 .We define a Riemannian metric on the M 5 by the formula [11] ds2 = (x1 + 1)(x3 )2 (dx1 )2 + 2dx1 dx2 + (dx3 )2 + (dx4 )2 + (dx5 )2 . (5.1) Then the only non-vanishing components of the Christoffel symbols and the curvature tensors are 1 3 2 3 (x ) , Γ11 = −(x1 + 1)x3 = −Γ213 , (5.2) Γ211 = 2 1 R1331 = x + 1, and the components obtained by the symmetry properties. In the metric considered, the covariant and contravariant components of the metric are as follows: g11 = (x1 + 1)(x3 )2 , g12 = g21 = 1, g33 = g44 = g55 = 1, (5.3) and g 11 = 0, g 22 = −(x1 + 1)(x3 )2 , g 12 = g 21 = g 33 = g 44 = g 55 = 1. Due to (5.2) and (5.3), the non-vanishing components of the Ricci tensor are S11 = x1 + 1. (5.4) From r = g ij Sij = g 11 S11 + g 22 S22 + g 33 S33 + g 44 S44 + g 55 S55 , using (5.3) and (5.4), it can be easily seen that the scalar curvature of (M 5 , g) is the following: r = 0. (5.5) Therefore (M 5 , g) has zero scalar curvature. Now let us calculate the quasi-conformal curvature. In virtue of (1.4) and (1.5), we obtain that the only non-vanishing components of the conformal curvature tensor C and the concircular curvature tensor Z of (M 5 , g) are given by the following relations: C1331 = 2 1 (x + 1), 3 1 C1441 = C1551 = − (x1 + 1), 3 On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 79 and Z1331 = x1 + 1, respectively. Thus from (1.3), it follows that W1331 = (a + b)(x1 + 1) 6= 0, W1441 = W1551 = b(x1 + 1) 6= 0. (5.6) Hence (M 5 , g) is non- quasi-conformally flat. From (5.6), it can be easily shown that the only non-zero terms of ∇l Wikjm are ∇1 W1331 = a + b 6= 0, ∇1 W1441 = ∇1 W1551 = b 6= 0. (5.7) All other components of ∇l Wikjm vanish identically. Thus our M 5 with the considered metric g in (5.1) is a Riemannian manifold with a vanishing scalar curvature that is neither quasi-conformally symmetric nor quasi-conformally flat. In terms of the local coordinate system, we consider the components of the 1-forms A and B as follows: 1 1 for i = 1 6(x1 +1) 2(x1 +1) , for i = 1 , Bi = . (5.8) Ai = 0 otherwise 0 otherwise In (M 5 , g) the considered 1-forms (1.6) to reduce to the following equations: 1. ∇1 W1331 = (3A1 + B1 ) W1331 + A3 W1131 + A3 W1311 2. ∇3 W1131 = (2A3 + B3 ) W1131 + A1 W3131 + A1 W1331 + A1 W1133 3. ∇3 W1311 = (2A3 + B3 ) W1311 + A1 W3311 + A1 W1331 + A1 W1313 4. ∇1 W1441 = (3A1 + B1 ) W1441 + A4 W1141 + A4 W1411 5. ∇4 W1141 = (2A4 + B4 ) W1141 + A1 W4141 + A1 W1441 + A1 W1144 6. ∇4 W1411 = (2A4 + B4 ) W1411 + A1 W4411 + A1 W1441 + A1 W1414 7. ∇1 W1551 = (3A1 + B1 ) W1551 + A5 W1151 + A5 W1511 8. ∇5 W1151 = (2A5 + B5 ) W1151 + A1 W5151 + A1 W1551 + A1 W1155 9. ∇5 W1511 = (2A5 + B5 ) W1511 + A1 W5511 + A1 W1551 + A1 W1515 , since, for the case other than (1) - (9), the components of each term of (1.6) either vanishes identically or the relation (1.6) holds trivially. It can be easily seen that the equations (1)-(9) hold. Thus (M 5 , g) is an A(P W S)5 with vanishing scalar curvature. Hence we can state the following: 80 Hülya Bağdatlı Yılmaz Theorem 8. Let M 5 = x1 , x2 , x3 , x4 , x5 ∈ R5 : x1 6= −1 be an open subset of R5 equipped with the metric ds2 = (x1 + 1)(x3 )2 (dx1 )2 + 2dx1 dx2 + (dx3 )2 + (dx4 )2 + (dx5 )2 . Then (M 5 , g) is an A(P W S)5 with vanishing scalar curvature that is neither quasi-conformally symmetric nor quasi-conformally flat. Example 2. Let each Latin index run over 1, 2, ..., n and each Greek index run over 2, 3, .., n − 1. We define a Riemannian metric on the Rn , (n ≥ 4) by the formula, 2 ds2 = ϕ dx1 + kαβ dxα dxβ + 2dx1 dxn , (5.9) where [kαβ ] is a symmetric and non-singular matrix consisting of constants and ϕ is independent of xn . In the metric considered, the only non-vanishing components of the Christoffel sembols and the curvature tensor and Ricci tensor are in the following [14, 9]: Γβ11 = R1αβ1 = ϕ.1 1 Γn11 = , − k αβ ϕ.α , 2 2 1 1 ϕ.αβ , S11 = k αβ ϕ.αβ , 2 2 Γn1α = ϕ.α , 2 (5.10) respectively, where (.) denotes the partial differentation with respect to the coordinates and k αβ is the inverse matrix of [kαβ ]. For the metric (5.9), we consider kαβ as δαβ and ϕ = (Mαβ + δαβ )xα xβ (x1 )2/3 , (5.11) where Mαβ are constants and satisfy the following relations: Mαβ = 0, 6= 0, for α 6= β for α = β and n−1 X Mαα = 0, (5.12) α=2 [9]. Thus from (5.11) and (5.12), it follows that ϕ.αβ = 2(Mαβ + δαβ )xα xβ (x1 )2/3 , δαβ δ αβ = n − 2 and δ αβ Mαβ = n−1 X Mαα = 0. (5.13) α=2 Therefore due to (5.10), (5.11) and (5.12), the only non-zero components of the curvature tensor and the Ricci tensor are R1αα1 = (1 + Mαα )(x1 )2/3 , S11 = (n − 2)(x1 )2/3 . (5.14) On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 81 In the metric considered, the covariant and contravariant components of the metric tensor are in the following: g11 = ϕ, g 11 = 0, g αα = 1, g 1n = g n1 = 1, g nn = −ϕ. gαα = 1, g1n = gn1 = 1, (5.15) In virtue of (5.14) and (5.15), it can be easily seen that the scalar curvature is zero. From (1.4) and (1.5), it can be shown that the only non-vanishing components of the conformal curvature tensor C and the concircular curvature tensor Z are C1αα1 = Mαα (x1 )2/3 and Z1αα1 = (1 + Mαα )(x1 )2/3 , (5.16) which never vanish. We shall now show that (Rn , g) is an A(P W S)n . It follows from (1.3) that non-vanishing components of the quasi-conformal curvature tensor W are as follows: W1αα1 = [(1 + Mαα )a + (n − 2)b] (x1 )2/3 6= 0. (5.17) From (5.17), it can be easily shown that the only non-zero terms of ∇l Wikjm are 2 [(1 + Mαα )a + (n − 2)b] 6= 0. (5.18) ∇1 W1αα1 = 3(x1 )1/3 Hence Rn equipped with the metric considered is neither quasi-conformally symmetric nor quasi-conformally flat. In terms of the local coordinate system, we consider the components of the 1-forms A and B as follows: 1 1 i=1 for i=1 9x1 for 3x1 Ai = and Bi = . 0 for i 6= 1 0 for i 6= 1 In (Rn , g) with the considered 1-forms, the relation (1.6) reduces to the following equations : 1. ∇1 W1αα1 = (3A1 + B1 ) W1αα1 + Aα W11α1 + Aα W1α11 2. ∇α W11α1 = (2Aα + Bα ) W11α1 + A1 Wα1α1 + A1 W1αα1 + A1 W11αα 3. ∇α W1α11 = (2Aα + Bα ) W1α11 + A1 Wαα11 + A1 W1αα1 + A1 W1α1α , since, for the case other than (1), (2) and (3), the components of each term of (1.6) either vanishes identically or the relation (1.6) holds trivially. It can be easily seen that the equations (1)-(3) hold. Therefore Rn under consideration is an A(P W S)n with vanishing scalar curvature, and hence we can state the following: 82 Hülya Bağdatlı Yılmaz Theorem 9. Let Rn (n ≥ 4) be a Riemannian manifold equipped with the metric 2 (2 ≤ α, β ≤ n − 1) ds2 = ϕ dx1 + kαβ dxα dxβ + 2dx1 dxn , ϕ = (Mαβ + δαβ )xα xβ (x1 )2/3 , where Mαβ are constants defined in (5.12). Then (Rn , g) is an A(P W S)n with vanishing scalar curvature that is neither quasi-conformally symmetric nor quasi-conformally flat. 6 A(P W S)n Spacetime In general relativity the matter content of spacetime is described by the energy momentum tensor T which is to be determined from physical considerations dealing with the distribution of matter and energy. Since the matter content of the universe is assumed to behave like a perfect fluid in the standart cosmological models, the physical motivation for studying Lorentzian manifolds is the assumption that a gravitational field may be effectively modeled by some Lorentzian metric defined on a suitable four dimensional manifold M . In this section we want to deal with the study of A(P W S)n , in general relativity by the coordinat free method of differential geometry. In this method of study the spacetime of general relativity is regarded as a connected fourdimensional semi-Riemannian manifold (M, g) with Lorentz metric g with signature (−, +, +, +) . Here we consider a perfect fluid A(P W S)4 spacetime of non-zero scalar curvature and having the basic vector field ρ as the timelike vector field of the fluid, that is, g(ρ, ρ) = −1. For the perfect fluid spacetime, we have the Einstein equation without cosmological constant as 1 S(X, Y ) − rg(X, Y ) = kT (X, Y ), 2 (6.1) where k is the gravitational constant, T is the energy momentum tensor of type (0, 2) given by [13] T (X, Y ) = (σ + p)A(X)A(Y ) + pg(X, Y ), (6.2) with σ and p the energy density and the isotropic pressure of the fluid respectively, A is a non-zero 1-form defined by g(X, ρ) = A(X) for all X , ρ being the velocity vector field of the fluid. The Einstein equations are fundamental in the construction of cosmological models which imply that the matter determines the geometry of the spacetime On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds 83 and conversely the motion of matter is determined by the metric tensor of the space which is non- flat. It is noted that the basic geometric features of A(P W S)n are also being maintained in the Lorentzian manifold which is necessarily a semi-Riemannian manifold. Thus Theorem 1 is also true for an A(P W S)4 spacetime. From (6.1) and (6.2), it follows that 1 S(X, Y ) − rg(X, Y ) = k [(σ + p)A(X)A(Y ) + pg(X, Y )] . 2 (6.3) Substituting Y = ρ in (6.3) and using Theorem 1 and g(ρ, ρ) = A(ρ) = −1 yields r σk − A(X) = 0. (6.4) 4 r Since k 6= 0 and A 6= 0 , from (6.4) it follows that σ = 4k . We know that pure matter exists in case of σ > 0. Hence for non-zero scalar curvature ,the spacetime under consideration can contain pure matter. Now we deal with an A(P W S)4 , perfect fluid spacetime of non- zero scalar curvature with velocity vector fluid ρ obeying Einstein’s equation with cosmological constant. Then Einstein’s equation is given by 1 S − rg + λg = k [(σ + p) A ⊗ A + pg] , 2 (6.5) where λ is the cosmological constant. The equation (6.5) can be expressed in the following form 1 S(X, Y ) − rg(X, Y ) + λg(X, Y ) = k [(σ + p) A(X)A(Y ) + pg(X, Y )] . (6.6) 2 Putting Y = ρ in (6.6) and using Theorem 1 and g(ρ, ρ) = A(ρ) = −1, we obtain h i r λ − + kσ A(X) = 0. 4 From A(X) 6= 0 it follows that σ= r − 4λ . 4k (6.7) Again taking a frame field and contracting (6.6) over X and Y we get by using (6.7) 4λ − r p= . (6.8) 4k Thus we have the following: 84 Hülya Bağdatlı Yılmaz Theorem 10. If a perfect fluid A(P W S)4 spacetime of non-zero constant scalar curvature obeys Einstein’s equation with cosmological constant, then the pressure and density of the fluid can be constant. By virtue of (6.7) and (6.8) we obtain σ + ρ = 0. This leads the following: Theorem 11. If a perfect fluid A(P W S)4 spacetime of non-zero scalar curvature obeys Einstein’s equation with cosmological constant, then the matter content can not be a perfect fluid with σ + ρ 6= 0. References [1] Adati T. and Miyazawa T. On a Riemannian space with recurrent conformal curvature, Tensor (N. S.) 18 (1967), 348-354. [2] Blair D. E., Kim J. S. and Tripathi M. M. On the concircular curvature tensorof a contact metric manifold, J. Korean Math. Soc. 42(5) (2005), 883-892. [3] Cartan, E. Sur une classe remarquable d’espacesde Riemann, Bull. Soc. Math. France 54 (1926), 214-264. [4] Chaki M. C. On pseudo symmetric manifolds, Analele Stiint, Univ. Al-I. Cuza 33 (1987), 53-58. [5] Chaki M. C. and Gupta B. On conformally symmetric spaces, Indian J. Math. 5 (1963), 113-122. [6] De U. C. and Bandyopadhyay S. On weakly conformally symmetric spaces, Publi. Math. Debrecen, 57 (2000), 71-78. [7] De U. 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Hülya Bağdatlı Yılmaz Marmara University, Faculty of Sciences and Letters Department of Mathematics, Istanbul- Turkey [email protected] Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 87 Estabilidad y regularidad de operadores Rosales Edixo y Klarys Fereira Resumen. Este trabajo estudia propiedades espectrales y de regularidad de un operador. Se prueban los siguientes resultados: • Sean X un espacio de Banach reflexivo y T ∈ B(X). Son equivalentes: (1) r(T ) < 1 y (2) Si x ∈ X, y ∈ X 0 , entonces {hT n x, yi}+∞ n=1 ∈ l1 (Z). d • Sean XTes un espacio de Banach reflexivo y T ∈ B(X). Si T n −→ 0 y σc (T ) π = ∅, entonces r(T ) < 1. • Sea X un espacio de Banach uniformemente convexo y T ∈ B(X) n d acotado por potencias. Si σ(T ) ⊂ π, Tn −→ 0 y T es un operador lleno, entonces σp (T ) es no vacı́o; o para todo M, N ∈ latT con N M $ N , vale que dim M 6= 1. Abstract. This paper studies regularly and spectral properties of an operator. We will prove the following results: • Let X be a reflexive Banach space and T ∈ B(X). The following assertions are equivalents: (1) r(T ) < 1 and (2) If x ∈ X, y ∈ X 0 , then {hT n x, yi}+∞ n=1 ∈ l1 (Z). d n • Let X T be a reflexive Banach space and T ∈ B(X). If T −→ 0 and σc (T ) π = ∅, then r(T ) < 1. • Let X be a uniformly convex Banach space and T ∈ B(X) bounded n d by powers. If σ(T ) ⊂ π, Tn −→ 0 y T is an full operator, then either N 6= 1. σp (T ) 6= ∅, or for all M, N ∈ latT with M $ N it holds dim M 1. Preliminares Para nosotros X será un espacio de Banach complejo y X ∗ su espacio dual. También B(X) denotará el espacio de los operadores lineales acotados. Si A ∈ B(X), entonces A0 será su traspuesto. Un subespacio cerrado M de X se llama invariante para T ∈ B(X) si T M ⊂ M . Por latT entenderemos la familia de todos los subespacios invariantes de T . Un operador T ∈ B(X) se llamará lleno o regular, si T M = M para todo M ∈ latT , donde la barra denota la clausura topológica en la norma. Algunas veces X = H será un espacio 88 Rosales Edixo y Klarys Fereira de Hilbert separable. En este caso diremos que un operador T ∈ B(H) es casi lleno, si ∀M ∈ latT, M T M es de dimensión infinita. En general,T ∈ B(X) será casi lleno, si para todo M ∈ latT , TMM es de dimensión infinita. Recordemos que un operador T ∈ B(X), se dirá compacto, cuando para cualquier sucesión acotada {xn } ⊂ X, existe una subsucesión {T xnk } que es convergente. Estos se denotan mediante K(X). Si X es un espacio de Banach, diremos que x ∈ π, cuando kxk = 1. Es decir π es la circunferencia unitaria en el espacio de Banach X. Dado un espacio de Banach X, y una familia de vectores {xi }i∈I , por [xi : i ∈ I], entenderemos el subespacio cerrado generado por dicha familia. También si X es un espacio de Banach, diremos que {xi }+∞ i=1 es una base de Schuader, si [x : i ∈ N ] = X y cada x ∈ X, se escribe de manera única como: i P+∞ x = i=1 αi xi (αi ∈ C). Una familia {xi }+∞ es un sucesión básica, cuando i=1 para [xi : i ∈ N ] = M , dicha familia es una baseP de Schauder. Recordemos que +∞ ∗ si {xi }+∞ i=1 es una base de Schuader para X, xj ( i=1 αi xi ) = αj , se llaman las funcionales duales asociadas. Ln (n) Si X es un espacio de Banach, y p > 1, entenderemos por Xp = k=1 X, la suma directa n-veces del espacio de Banach X, con la norma: k(x1 , ..., xn )kp = Pn 1 (n) (n) ( k=1 kxk kp ) p . Por Tp ∈ B(X (n) ) entenderemos el operador Tp (x1 , ..., xn ) = (T x1 , ..., T xn ). Cuando X = H es un espacio de Hilbert separable, escribiremos (n) simplemente X2 = H (n) . Es claro que H (n) tiene P una estructura natural de n espacio de Hilbert, donde h(x1 , ..., xn ), (y1 , ..., yn )i = k=1 hxk , yk i. Recordemos que T1 ∈ B(X1 ), se dice similar a T2 ∈ B(X2 ), cuando existe A ∈ B(X1 , X2 ), un operador invertible, tal que A ◦ T1 ◦ A−1 = T2 . Si T ∈ B(X), por el conmutante de T , que denotaremos por {T }0 , se entenderá la familia de todos los operadores que conmutan con T . Por AlglatT , representaremos la familia de todos los operadores S ∈ B(X), tales que latT ⊂ latS. Un operador T se dirá acotado por potencias, si la sucesión numérica {kT m k}+∞ m=1 es acotada. Una aplicación importante para nosotros es la que define J : X → X ∗∗ dada por J(x) = Jx , donde Jx (f ) = f (x), para cada f ∈ X ∗ . Es conocido que kJ(x)k = kxk para todo x ∈ X. Si J es unitario, entonces se dirá que el espacio X es de Banach reflexivo. Un espacio de Banach X se dirá uniformemente convexo, si dado 0 < ≤ 2, existe δ > 0 tal que para todo x, y ∈ X, con |xk = kyk = 1 y ≤ kx − yk se tiene k x+y 2 k ≤ 1 − δ. Todo espacio de Banach uniformemente convexo X es reflexivo. Recordemos que si T ∈ B(X), su espectro σ(T ) es el subconjunto de los números complejos dado por σ(T ) = {λ ∈ C : T − λI no es invertible}. Por el espectro puntual σp , entenderemos los λ ∈ σ(T ), tales que ker(T − λI) 6= {0}. El espectro continuo σc (T ), lo forman los λ ∈ σ(T ), tales que (T − λI)X = X, donde la barra denota la clausura en los números complejos C. Por la resolvente del operador T , entenderemos ρ(T ) = C − σ(T ) y ρ∞ (T ) será la componente no acotada de la resolvente. Un operador T ∈ B(H) se dice de radio numérico Estabilidad y regularidad de operadores 89 alcanzable, si existe un vector unitario x ∈ H, tal que kT k = |hT x, xi|. Dado un T ∈ B(H) sabemos que existe un T ∗ ∈ B(H) (adjunto de T ), tal que hT x, yi = hx, T ∗ yi, ∀ x, y ∈ H. Si T ∈ B(H) es tal que hT x, xi ≥ 0, ∀ x ∈ H, diremos que el operador es positivo. Es conocido que dado un operador positivo T ∈ B(H), él es autoadjunto, es decir T = T ∗ y existe su raı́z cuadrada, es decir √ 2 √ un único operador autoadjunto T ∈ B(H) tal que T = T . Si T ∈ B(X), por T 0 ∈ B(X ∗ ), entenderemos el operador definido por 0 T (f ) = f ◦ T, ∀ f ∈ X ∗ . Dado T ∈ B(H), se dirá hiponormal si kT ∗ xk ≤ kT xk, ∀ x ∈ H. Para un T ∈ B(H), consideraremos los conjuntos numéricos: W T (T ) = {hT x, xi : x ∈ H, kxk = 1} (Rango numérico de T ) y We (T ) = K∈K(X) W (T + K) (Rango numérico esencial de T ). Si T ∈ B(X) es tal que f (T n x) → 0, ∀ f ∈ X ∗ , ∀ x ∈ X, diremos que n T converge débilmente al operador nulo, o que T es débilmente estable. Esto d lo escribiremos mediante T n −→ 0. De igual manera si kT n xk → 0, ∀ x ∈ X, diremos que T n converge fuertemente al operador nulo. Esto lo escribiremos f mediante T n −→ 0. Si T ∈ B(H), por AT entenderemos el álgebra débil generada por T , donde un operador A ∈ AT , si existe una red de polinomios {Pd (X)}, tales que h{Pd (T )x, yi → hAx, yi, ∀ x, y ∈ H. Recordemos que T es u uniformemente estable, si kT n k → 0, lo que escribiremos T n −→ 0. Valen los siguientes resultados: Teorema 1. Sea H es un espacio de Hilbert separable y T ∈ H. Si T no es lleno, entonces existe un vector no nulo x ∈ H con hT n x, xi = 0, ∀ n ≥ 1. Demostración. Vere referencia [2]. Teorema 2. (Sarason) Sea T ∈ B(X). Si ρ(T ) es la resolvente de T y ρ∞ es la componente conexa no acotada de ρ(T ), entonces: (1) Si λ y λ0 pertenecen a la misma componente conexa de ρ(T ), entonces lat(T − λ)−1 = lat(T − λ0 )−1 . (2) Si λ ∈ ρ∞ (T ) entonces lat(T − λ)−1 = latT . Demostración. Ver referencia [2]. Lema 1. Si A ∈ B(X) es acotado por potencias y f ∈ X ∗ , x0 ∈ X tales que lı́m f (Am x0 ) = α 6= 0, entonces A0 tiene un punto fijo. m→+∞ Demostración. Ver referencia [7]. Corolario 1. Si A ∈ B(X) es acotado por potencias,X es un espacio de Banach reflexivo, entonces Ax = x para algún x ∈ X, x 6= 0, si y sólo si, A0 θ = θ para algún θ ∈ X ∗ . Demostración. Ver referencia [7]. 90 Rosales Edixo y Klarys Fereira Corolario 2. Si A ∈ B(X) es acotado por potencia y A0 no tiene valores propios de valor absoluto 1, entonces A − λI es lleno, para cada λ ∈ C, |λ| = 1. Demostración. Ver referencia [7]. 2. Estabilidad y regularidad de operadores El siguiente resultado fue demostrado para espacios de Hilbert por los matemáticos Vieira, Malenbranche y Kubrusly en [8]. Bravo lo hace para espacios de Banach separables en [3]. Nosotros presentamos una demostración para espacios de Banach reflexivos en general, siguiendo las ideas del último autor citado. Teorema 3. Sea X un espacio de Banach reflexivo y T ∈ B(X). Son equivalentes: (1) r(T ) < 1 y (2) Si x ∈ X, y ∈ X 0 , entonces {hT n x, yi}+∞ n=1 ∈ l1 (Z). p n n kT k < 1, entonces existen α ∈ Demostración. (1) ⇒ (2). Si r(T ) = lı́m n→+∞ [0, 1) y n0 ∈ N, tales que ⇒ kT n k < αn , ∀ n > n0 . Tenemos que si x ∈ X, y ∈ +∞ +∞ X X n ∗ X , entonces |hT x, yi| ≤ kxkkyk αn < +∞. n=n0 n=n0 n (2) ⇒ (1). Si x ∈ X, y ∈ X ∗ y {hT n x, yi}+∞ n=1 ∈ l1 (Z), entonces hT x, yi → 0. d Es decir T n√−→ 0. Por lo tanto existe un α > 0, tal que kT n k ≤ α ∀ n ≥ 1 ⇒ p n kT n k ≤ n α ⇒ r(T ) ≤ 1. Supongamos ahora que λ ∈ C, |λ| = 1. Vamos a demostrar que λ ∈ ρ(T 0 ). Si (T 0 − λI)y = 0 con y 6= 0, entonces T 0 y = λy. Sea x ∈ X tal que hx, yi = 6 0, n luego hT n x, yi = hx, (T 0 )n yi = λ hx, yi → 0. Se deduce que |λ| < 1, lo cual es una contradicción. Es decir T 0 − λI es inyectiva. Veamos que T 0 − λI es sobreyectiva. Si z ∈ X ∗ , consideremos la sucesión n−1 X 1 yn = (T 0 )j−1 z (n ≥ 2). Como j λ j=1 X 1 X m−1 m,n→+∞ m−1 0 j−1 hx, yn i−hx, ym i = hx, (T 0 )j−1 zi − −−−−−→ 0, hx, (T ) zi ≤ λj j=n j=n se deduce que {yn }+∞ n=1 es débilmente de Cauchy, y como X es un espacio de d Banach reflexivo, entonces yn −→ 0, para algún y ∈ X ∗ . Finalmente observemos que: hx, ((T 0 − λI)yi = = = hx, T 0 yi − λhx, yi lı́m n→+∞ lı́m n→+∞ n−1 X j=1 n−1 X 1 1 0 j hx, (T ) zi − hx, (T 0 )j−1 zi j−1 λj λ j=1 1 hx, (T 0 )n−1 zi − hx, zi = −hx, zi; λn−1 Estabilidad y regularidad de operadores 91 por lo que (T 0 − λI)(−y) = z Observación 1. De acuerdo al resultado anterior, si T ∈ B(H) y r(T ) < +∞ X 1, entonces γ(x, y) = hT n x, yi, ∀ x, y ∈ H, define una forma sesquilineal n=1 d continua. En efecto como r(T ) < 1, tenemos que T n −→ 0. Por lo tanto dado 0 < α < 1, existe un n0 tal que kT n k ≤ αn , ∀ n ≥ n0 . Tenemos luego que |γ(x, y)| ≤ ≤ kxkkyk kxkkyk n0 X kT n k + n=1 n0 X +∞ X αn n=n0 +1 kT n k + αn0 +1 ( n=1 1 ) . 1−α Es claro que si T es un operador positivo la forma sesquilineal γ(x, y) es positiva. Vale el siguiente resultado: Teorema 4. Sea T ∈ B(H) donde H es un espacio de Hilbert separable. Si r(T ) < 1 y γ(x, y) es una forma sesquilineal positiva definida, entonces T es un operador lleno. Demostración. Si T no es lleno, existe un vector no nulo x ∈ H, tal que hT n x, xi = 0, ∀ n ≥ 1. Por lo tanto γ(x, x) = 0 ⇒ x = 0, lo cual es una contradicción. El siguiente resultado generaliza uno dado por Kubrusly para espacios de Hilbert en [6]. Teorema 5. Sea T ∈ B(X), donde X es un espacio de Banach reflexivo. Si T d T n −→ 0 y σc (T ) π = ∅, entonces r(T ) < 1. d Demostración. Si T n −→ 0, entonces T es acotado por potencias y r(T ) ≤ 1. Si |λ| = 1, entonces T − λI es inyectivo como ya lo hemos observado. Como X es d un espacio reflexivo, tenemos que (T 0 )n −→ 0. Veamos que T 0 no tiene valores propios en la circunferencia unitaria. En efecto si |β| = 1 con β ∈ σp (T 0 ), existe un funcional no nulo θ y un vector x ∈ X con θ(x) 6= 0, tales que (T 0 )n (θ) = θ ◦ T n = β n θ ⇒ Jx ((T 0 )n (θ)) = θ ◦ T n (x) = β n θ(x) → 0 ⇒ β = 0, lo cual es una contradicción. Usando el corolario 2, concluimos T − λI es lleno. Se tiene que (T − λI)X = X. Si λ ∈ σ, entonces λ ∈ σc (T ), lo cual es un contradicción, luego (T − λI)X = X ⇒ λ ∈ ρ(T ) ⇒ r(T ) < 1. Teorema 6. Sea X un espacio de Banach uniformemente convexo, T ∈ B(X) n d un operador acotado por potencias. Si σ(T ) ⊂ π, Tn −→ 0 y T es un operador lleno, entonces σp (T ) es no vacı́o, o ∀ M, N ∈ latT con M $ N , vale que N dim M 6= 1. 92 Rosales Edixo y Klarys Fereira N Demostración. Supongamos que existe M, N ∈ latT tales que dim M = 1, podemos encontrar unLvector unitario x ∈ N y un funcional unitario f ∈ X ∗ , tales que N = hxi M, f (x) = 1, f (M ) = 0. Como T x = βx + y, y ∈ M , entonces (T − βI)N ⊂ M (*). Si β = 0, entonces T N ⊂ M ⇒ T N = N ⊂ M , lo cual es un contradicción. Se deduce quen β 6= 0 y por lo tanto tenemos: n βn Tn x = x + yn , yn ∈ M y ası́ f Tn x) = βn → 0 ⇒ |β| ≤ 1. n n Si |β| < 1, entonces β ∈ ρ0 y por el teorema de Sarason, lat(T − βI)−1 = latT −1 = latT ⇒ (T − βI)−1 N ⊂ N ⇒ N ⊂ (T − βI)N ⊂ M lo cual es una contradicción. Se deduce por lo tanto que |β| = 1 y como T − βI no es un operador lleno por (*), entonces σp (T 0 ) es no vacı́o ( ver corolario 2). Además por ser X reflexivo, entonces por corolario 1 tenemos que σp (T ) es no vacı́o. Se sigue el resultado. Corolario 3. Sea X un espacio de Banach uniformemente convexo, T ∈ B(X) invertible. Si A ∈ AlglatT es un operador acotado por potencias, tal que: σ(A) ⊂ n d π, An −→ 0 y A es un operador lleno; entonces σp (A) es no vacı́o, o T es un operador lleno. Demostración. Si σp (A) = ∅ y T no es un operador lleno, entonces existe M ∈ latT tal que dim TMM = 1. Como M, T M ∈ latA, se deduce por el resultado anterior que dim TMM 6= 1, lo cual es una contradicción. Teorema 7. Si H es un espacio de Hilbert y T ∈ B(H) tal que: (1) T es f un operador hiponormal, (2) T es de radio numérico alcanzable (3) T n −→ 0, u entonces T n −→ 0. Demostración. Debemos probar que kT n k −→ 0. Como T es de radio numérico alcanzable, existe un vector unitario x, tal que kT k = |hT x, xi| =⇒ kT k ≤ kT xkkxk = kT xk =⇒ kT k = kT xk(∗), deducimos por lo tanto que x ∈ M = {z ∈ H : kT zk = kT kkzk}. Veamos que M ∈ latT . Como kT zk = kT zkkzk, si y sólo si, T ∗ T z = kT k2 z (Ver referencia [6, cap. 7, problema 7.5]); si suponemos que T es hiponormal y z ∈ M , entonces kT (T z)k ≤ kT kkT zk = kT k2 kzk = kkT k2 zk = kT ∗ T zk ≤ kT (T z)k (ya que por ser T hiponormal kT ∗ zk ≤ kT (z)k ∀ z ∈ H). Es decir kT (T z)k = kT kkT zk y por lo tanto T z ∈ M . Veamos que kT n xk = kT kn , ∀ n ≥ 1. Sabemos por (*) que el resultado es cierto para n = 1. Supongamos que vale para n > 1, luego kT n xk = kT kn y como T n x ∈ M , tenemos que kT (T n x)k = kT kkT n xk = kT kkT kn lo caul prueba lo afirmado. Al ser T hiponormal tenemos que kT kn = kT n k. Finalmente u kT n xk = kT kn = kT n k ⇒ T n −→ 0. El siguiente teorema estudia propiedades de casi llenitud de operadores autoadjuntos: 93 Estabilidad y regularidad de operadores Teorema 8. Sea H un espacio de Hilbert separable y T ∈ B(H) un operador autoadjunto: (1) Si kerT es de dimensión finita, entonces el operador T 2 es casi lleno. Como consecuencia todo operador T positivo tal que √ kerT es de dimensión finita es casi lleno.(2) Si T es positivo lleno,entonces T es lleno. Demostración. (1) Si T es autoadjunto con kerT de dimensión finita y T 2 no es casi lleno, entonces existe un M ∈ latT 2 , tal que M T 2 M es de dimen2 sión infinita. Sea {en }+∞ n=1 ⊂ M T M una familia ortonormal. Se deduce que hen , T 2 en i = 0, ∀ 1 ≤ n ⇒ kT en k = 0 ⇒ en ∈ kerT , lo cual es una contradicción. Notemos que en este caso dim M T 2 M ≤ dim kerT . √ √ 2 Si T es positivo, tenemos que kerT = ker T es finito y por lo tanto T = T es casi lleno, lo cual prueba lo pedido. √ (2) Supongamos que T no es lleno, luego existe un vector no nulo x ∈ H, tal √ 2n √ n que h T x, xi = 0, ∀ 1 ≤ n. Se tiene que h T x, xi = hT n x, xi = 0, ∀ n ≥ 1, lo cual es una contradicción. Teorema 9. Si H un espacio de Hilbert separable y T ∈ B(H), tal que 0 ∈ / We (T ),entonces T (n) es casi lleno, ∀n ≥ 1. Demostración. Si T no es casi lleno,entonces existe un M ∈ latT , tal que M T M es de dimensión infinita. Sea {en }+∞ n=1 ⊂ M T M una familia ortonormal,luego hen , T en i = 0, ∀ n ≥ 1 ⇒ 0 ∈ We (T ),lo cual es una contradicción. Como We (T (n) ) ⊂ We (T ), el resultado sale por inducción. Lema 2. Sean X un espacio de Banach y T ∈ B(X). T no es casi lleno,si y sólo +∞ ∗ k si, existen {fn }+∞ n=1 ⊂ X , {xn }n=1 ⊂ X, tales que fn (xm ) = δnm , fn (T xm ) = 0, ∀ n, m, k ≥ 1 Demostración. Si T no es casi lleno, existe un M ∈ latT , tal que TMM es de M Banach de dimensión infinita. Sea {xn + T M }+∞ n=1 una sucesión básica en T M . Si consideramos N = [xn +T M : n ≥ 1] y las funcionales gn = (xn +T M )∗ , por el teorema de Hahn-Banach, existe hn ∈ N ∗ que extiende a gn . Si fn = gn ◦ PN , donde pN : N −→ TNM es el operador proyección; entonces las extensiones de fn al espacio de Banach X y los xn cumplen el directo. Para ver el recı́proco, considere M = [T k xm : k ≥ 0, m ≥ 1]. Es fácil verificar que M ∈ latT y que TMM es de Banach de dimensión infinita. (n) Corolario 4. Sean X un espacio de Banach y T ∈ B(X). Si Tp rador casi lleno para algún n, entonces T es casi lleno. es un ope- Demostración. Si T no es casi lleno, existen por el Lema 2 dos sucesiones: +∞ ∗ {fn }+∞ fk (T r xm ) = 0 para n=1 ⊂ X y {xn }n=1 ⊂ X, tales que fk (xm ) = δkm , L n todo r, m, k ≥ 1. Para cada m ≥ 1 consideremos y2m−1 = j=1 δ1j xm , y2m = 94 Rosales Edixo y Klarys Fereira Ln j=1 δ2j xm y Ln h2m ( j=1 wj ) Ln (n) h2m−1 , h2m ∈ (Xp )∗ , tales que h2m−1 ( j=1 wn ) = fm (w1 ) y Ln (n) = fm (w2 ), para todo j=1 wn ∈ Xp . Corolario 5. Sean X1 , X2 espacios de Banach y T1 ∈ B(X1 ), T2 ∈ B(X2 ) operadores similares. Si T1 es casi lleno,entonces T2 es casi lleno. Demostración. Si T2 no es casi lleno, existen fn ∈ X ∗ , xn ∈ X, tales que fn (T2k xm ) = 0, ∀ n, m, k ≥ 1. Sabemos que existe A ∈ B(X1 , X2 ) invertible, tal que A ◦ T1 ◦ A−1 = T2 . Se deduce que A ◦ T1m ◦ A−1 = T2m (∗). Sean hn = fn ◦ A, zn = A−1 xn . Es claro que hn (zm ) = δnm . Además por (*)tenemos que hn (T1k zm ) = fn (T2k xm ) = 0, ∀ n, m, k ≥ 1, lo cual dice que T1 no es casi lleno. El siguiente lema se obtuvo de las ideas expresadas en [3]: Lema 3. Sea H un espacio de Hilbert separable y T ∈ B(H). Si Tn n d −→ 0 d entonces existe una red de polinomios {hα }, tal que hα (T − I) −→ 0 y hα (X) = Xqα (X) con qα (0) → 1. 2 Demostración. LConsideremos N ∈ B(H) tal que N = 0, N 6= 0. Si el operador A = (I + N ) T ∈ B(H (2) ), como (I + N )n = I + nN , entonces M n M An I T d = +N −→ N 0. n n n L L Veamos L que lat(N (T − I))(n) ⊂ lat(N 0)(n) . Consideremos cualquier M ∈ lat(N (T − I))(n) y (x1 , y1 )..., (xn , yn ) ∈ M , luego ((N x1 , T y1 − y1 ), ..., (N xn , T yn − yn )) ∈ M. Se deduce de aquı́ que (N x1 + x1 , T y1 )..., (N xn + xn , T yn )) ∈ M , por lo que L (n) L (n) m L M ∈ lat (N +I) T . Como (N +I) T = ((N +I) T )m )(n) = L (n) L m d (Am )(n) , sigue que ( Am )(n) −→ (N 0) y ası́ M ∈ lat(N 0). Existe por L L d lo tanto una red {pα (X)} tal que pα (N (T − I)) −→ N 0. Pnαde polinomios k α α Sea pα (X) = k=0 aα k X , luego pα (N ) = a0 I + a1 N . Como hpα N M (T − I) (x, y), (w, z)i = α aα 0 [hx, wi + hy, zi] + a1 hN x, wi + hpα (T − I)y, zi M → h(N 0)(x, y), (w, z)i = hN x, wi (∗). d Tomando w = 0, se tiene hpα (T − I)y, zi → 0; es decir, pα (T − I) −→ 0. Estabilidad y regularidad de operadores 95 2 Si x = w = N x0 6= 0 y z = 0, entonces aα 0 kN x0 k → 0 y pα (0) → 0. Sea d ahora hα (X) = pα (X) − pα (0), luego hα (T − I) −→ 0 y hα (X) = Xqα (X). Tomando x = x0 , w = N x0 y sustituyendo estos valores en (*), se obtiene 2 2 α que aα 1 kN x0 k → kN x0 k , por lo que qα (0) = a1 → 1. Finalizamos presentando un resultado de Jaime Bravo en [3], el cual establece un interesante contraste con el estudiado por nosotros en el Corolario 1. Teorema 10. Sea H un espacio de Hilbert separable, T ∈ B(H) invertible. Si T n d A ∈ AlglatT {T }0 es tal que: An −→ 0, σ(T ) ⊂ π, y A es un operador lleno, entonces σp (A) es no vacı́o, o para todo M ∈ latT, M 6= (0), tenemos que T∞ n T M 6= (0). n=0 T∞ Demostración. Si existe M0 ∈ latT tal que n=0 T n M0 = (0), entonces claramente el operador T |M0 no es lleno. Por lo tanto podemos hallar un M ∈ latT , tal que M ⊂ M0 y dim T n M ΘT n+1 M = 1, ∀n ≥ 1 Sea {en }∞ n=0 una familia ortonormal con en ∈ T n M T n+1 M . Veamos que {en }∞ n=0 es una base ortonormal de M . En efecto si x ∈ M con hx, en i = 0, ∀ n ≥ 0, como x = αen + w, w ∈ T M ⇒ hx, en i = α ⇒ x ∈ T M . Por un proceso inductivo llegamos a que x ∈ T n M, ∀ n ≥ 0 ⇒ x = 0. Tenemos que T en = αn en+1 + yn+2 (yn+2 ∈ T n+2 M ) y Aen = βen + zn+1 (zn+1 ∈ T n+1 M ), (∗) (∗∗) ya que A ∈ AlglatT . Como en = αn T −1 en+1 + T −1 yn+2 (T −1 yn+2 ∈ T n+1 M ), sigue que an 6= 0, y usando el hecho de que AT en = T Aen se tiene βn αn = βn+1 αn , por tanto βn = βn+1 = β, ∀ n ≥ 0. Notemos que h(A−βI)n e0 , e0 i = 0 ∀n ≥ 1 ⇒ A−βI no es un operador lleno. Si |β| > 1, luego β ∈ ρ∞ (A). Sea N ∈ lat(A − βI). Tenemos que N ∈ latA y por Sarason N ∈ lat(A − βI)−1 . Se deduce que (A − βI)−1 (N ) ⊂ N =⇒ N ⊂ (A − βI)N ⊂ N =⇒ (A − βI)N = N , lo cual dice que A − βI es lleno y por lo tanto obtenemos una contradicción. Sea |β| < 1, luego β y 0 pertenecen a una misma componente conexa de ρ∞ (A). Si N ∈ lat(A − βI), luego N ∈ latA = latA−1 (por ser A lleno e invertible). Por Sarason tenemos que N ∈ lat(A − βI)−1 y por el mismo razonamiento anterior llegamos a que A − βI es un operador lleno, lo que es contadictorio. Se deduce que |β| = 1. Sin pérdida de generalidad podemos suponer que β = 1. Vamos a demostrar que (A−I)en = 0, ∀ n ≥ 0. Veamos que M (A−I)n M ⊂ M (A−I)M, ∀n ≥ 2. En efecto, sea x ∈ M (A − I)n M . Si y = (A − I)z y {hα (X)} es una red de polinomios como la construida en el lema anterior, luego hhα ((A − I))z, xi = hqα (A − I)y, xi = qα (0)hy, xi → 0, 96 Rosales Edixo y Klarys Fereira de donde hy, xi = 0, y ası́ x ∈ M (A − I)M . De lo anterior deducimos que ((A − I)M ⊂ (A − I)n M para todo n ≥ 2. Finalmente observemos que de (**), se deduce que (A − I)M ⊂ T M , y por un proceso inductivoTllegamos a que (A − I)n M ⊂ T n M para todo n ≥ 2, de +∞ donde (A − I)M ⊂ { n=0 T n M = {0}, por tanto (A − I)M = 0. Referencias [1] Bachman G. and Narici L. Functional Analysis. Academic Press. New York and London (1966) [2] Bravo J. Relations between latT, latT −1 , latT 2 and operators with compact imaginary parts. Ph. D. Dissertation. University of California Berkeley (1980). T 0 [3] Bravo J. Operadores regulares en AlglatT {T } . Departamento de Matemáticas. Facultad Experimental de Ciencias, LUZ (2007). [4] Karanasios S. Full operators and approximation of inverses. J. London Math. Soc. 36, 295-304. (1982). [5] Karanasios S. Full operators on reflexive Banach spaces. Bull. Greek Math. Soc. 36, 81-86. (1994). [6] Kubrusly C. Hilbert Space Operators. A Problem Solving Approach. Birkhauser, Boston. (2008). [7] Rosales E. Operadores casi llenos y de radio numérico alcanzable. Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana. Vol. XIX, No. 2. 147-154. (2012). [8] Vieira P. C. M, Malenbranche H. and Kubrusly C. S. On uniform stability. Advances in Mathematical Sciences and Applications. 8, 95-100. (1998). Rosales Edixo, Klarys Fereira Universidad del Zulia, Facultad Experimental de Ciencias Departamento de Matemáticas. Maracaibo, Venezuela [email protected] [email protected] Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 97 Coefficient bounds for subclasses of bi-univalent functions defined by the Sălăgean derivative operator K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy Abstract. In this paper, we introduce and investigate a new subclass of the function class Σ of bi-univalent functions defined in the open unit disk, which are associated with the Sălăgean operator and satisfy some subordination conditions. Furthermore, we find estimates on the Taylor-Maclaurin coefficients |a2 | and |a3 | for functions in the new subclass introduced here. Several (known or new) consequences of the results are also pointed out. Further making use of the values of a22 and a3 , we obtain the Fekete-Szegö result for the function class MkΣ (λ, φ). 2010 Mathematics Subject Classification: 30C45. Keywords and Phrases: Univalent, bi-univalent, starlike and convex functions, coefficient bounds. Resumen. En este artı́culo introducimos e investigamos una nueva subclase de la clase Σ de funciones bi-univalentes definidas en el disco abierto unitario, las cuales están asociadas al operador Sălăgean y satisfacen algunas condiciones de subordinación. Obtenemos además estimaciones para los coeficientes |a2 | y |a3 | de Taylor-Maclaurin para funciones en la nueva subclase. Varias (conocidas o nuevas) consecuencias de los resultados son también señaladas. Haciendo uso de los valores de a22 y a3 deducimos el resultado de Fekete-Szegö para la clase MkΣ (λ, φ). 1 Introduction Let A denote the class of analytic functions of the form f (z) = z + ∞ X n=2 an z n (1.1) 98 K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy normalized by the conditions f (0) = 0 = f 0 (0) − 1 defined in the open unit disk 4 = {z ∈ C : |z| < 1}. Let S be the subclass of A consisting of functions of the form (1.1) which are also univalent in 4. Let S ∗ (α) and K(α) denote the subclasses of S, consisting of starlike and convex functions of order α, 0 ≤ α < 1, respectively. The Koebe one quarter theorem [4] ensures that the image of 4 under every univalent function f ∈ A contains a disk of radius 41 . Thus every univalent function f has an inverse f −1 satisfying f −1 (f (z)) = z, (z ∈ 4) and f (f −1 (w)) = w (|w| < r0 (f ), r0 (f ) ≥ 41 ). A function f ∈ A is said to be biunivalent in 4 if both f and f −1 are univalent in 4. Let Σ P denote the class of bi-univalent functions defined in the unit disk 4. Since f ∈ has the Maclaurian series given by (1.1), a computation shows that its inverse g = f −1 has the expansion g(w) = f −1 (w) = w − a2 w2 + (2a22 − a3 )w3 + · · · (1.2) An analytic function f is subordinate to an analytic function g, written f (z) ≺ g(z), provided there is an analytic function w defined on 4 with w(0) = 0 and |w(z)| < 1 satisfying f (z) = g(w(z)). Ma and Minda [8] unified various subclasses of starlike and convex functions for which either of the quantities z f 0 (z) f (z) or 1+ z f 00 (z) f 0 (z) is subordinate to a more general superordinate function. For this purpose, they considered an analytic function ϕ with positive real part in the unit disk 4, ϕ(0) = 1, ϕ0 (0) > 0 and ϕ maps 4 onto a region starlike with respect to 1 and symmetric with respect to the real axis. The class of Ma-Minda starlike 0 (z) functions consists of functions f ∈ A satisfying the subordination z ff(z) ≺ ϕ(z). Similarly, the class of Ma-Minda convex functions consists of functions f ∈ A 00 (z) satisfying the subordination 1+ z ff0 (z) ≺ ϕ(z). A function f is bi-starlike of MaMinda type or bi-convex of Ma-Minda type if both f and f −1 are respectively Ma-Minda starlike or convex. These classes are denoted respectively by SΣ∗ (ϕ) and KΣ (ϕ). In the sequel, it is assumed that ϕ is an analytic function with positive real part in the unit disk 4, satisfying ϕ(0) = 1, ϕ0 (0) > 0 and ϕ(4) is symmetric with respect to the real axis. Such a function has a series expansion of the form ϕ(z) = 1 + B1 z + B2 z 2 + B3 z 3 + · · · , (B1 > 0). (1.3) Several authors have introduced and investigated subclasses of bi-univalent functions and obtained bounds for the initial coefficients (see [1, 2, 5, 7, 6, 13, 15, 17]). In this paper, making use of the Sălăgean [12] differential operator Dk : A → A Coefficient bounds for subclasses 99 defined by D0 f (z) = f (z), D f (z) = Df (z) = zf 0 (z), Dk f (z) = D(Dk−1 f (z)) = z(Dk−1 f (z))0 , k ∈ N = {1, 2, 3, . . .} ∞ X = z+ nk an z n , k ∈ N0 = N ∪ {0}, (1.4) 1 Dk f (z) n=2 further for functions g of the form (1.2) we define Dk g(w) = w − a2 2k w2 + (2a22 − a3 )3k w3 + · · · (1.5) and introduce two new subclass of bi-univalent functions to obtain the estimates on the coefficients |a2 | and |a3 | by subordination. 2 Bi-Univalent function class MkΣ (λ, φ) In this section, we introduce a subclass MkΣ (λ, φ) of Σ and find estimate on the coefficients |a2 | and |a3 | for the functions in this new subclass, by subordination. Definition 2.1. For 0 ≤ λ ≤ 1, a function f ∈ Σ of the form (1.1) is said to be in the class MkΣ (λ, φ) if the following subordination holds: Dk+2 f (z) Dk+1 f (z) + λ k+1 ≺ φ(z) k D f (z) D f (z) (2.1) Dk+1 g(w) Dk+2 g(w) + λ ≺ φ(w), Dk g(w) Dk+1 g(w) (2.2) (1 − λ) and (1 − λ) where z, w ∈ ∆ and g is given by (1.2). Remark 2.2. Suppose f ∈ Σ. If λ = 0, then MkΣ (λ, φ) ≡ SΣk (φ): thus f ∈ SΣk (φ) if the following subordination holds: Dk+1 f (z) Dk+1 g(w) ≺ φ(z) and ≺ φ(w), k D f (z) Dk g(w) where z, w ∈ ∆ and g is given by (1.2). k k Remark 2.3. Suppose f ∈ Σ. If λ = 1, then MkΣ (λ, φ) ≡ KΣ (φ) : thus f ∈ KΣ (φ) if the following subordination holds: Dk+2 g(w) Dk+2 f (z) ≺ φ(z) and ≺ φ(w), Dk+1 f (z) Dk+1 g(w) where z, w ∈ ∆ and g is given by (1.2). 100 K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy It is of interest to note that M0Σ (0, φ) = SΣ∗ (φ), M0Σ (1, φ) = KΣ (φ). In order to prove our main results, we require the following Lemma: Lemma 2.4. [10] If a function p ∈ P is given by p(z) = 1 + p1 z + p2 z 2 + · · · (z ∈ ∆), then |pi | 5 2 (i ∈ N), where P is the family of all functions p, analytic in ∆, for which p(0) = 1 and < p(z) > 0 (z ∈ ∆). Theorem 2.5. Let f given by (1.1) be in the class MkΣ (λ, φ). Then √ B1 B1 |a2 | ≤ p |[2(1 + 2λ)3k − (1 + 3λ)22k ]B12 + (1 + λ)2 22k (B1 − B2 )| and |a3 | ≤ B1 + 2(1 + 2λ)3k B1 2k (1 + λ) (2.3) 2 , (2.4) where 0 ≤ λ ≤ 1. Proof. Let f ∈ MkΣ (λ, φ) and g = f −1 . Then there are analytic functions u, v : 4 −→ 4, with u(0) = 0 = v(0), satisfying Dk+1 f (z) Dk+2 f (z) + λ k+1 = ϕ(u(z)) k D f (z) D f (z) (2.5) Dk+2 g(w) Dk+1 g(w) + λ k+1 = ϕ(v(w)). k D g(w) D g(w) (2.6) (1 − λ) and (1 − λ) Define the functions p(z) and q(z) by p(z) := 1 + u(z) = 1 + p1 z + p2 z 2 + · · · 1 − u(z) q(z) := 1 + v(z) = 1 + q1 z + q2 z 2 + · · · 1 − v(z) and or, equivalently, u(z) := p(z) − 1 1 p2 = p1 z + p2 − 1 z 2 + · · · p(z) + 1 2 2 (2.7) Coefficient bounds for subclasses and v(z) := q(z) − 1 1 q2 = q1 z + q2 − 1 z 2 + · · · . q(z) + 1 2 2 101 (2.8) Then p(z) and q(z) are analytic in 4 with p(0) = 1 = q(0). Since u, v : 4 → 4, the functions p(z) and q(z) have a positive real part in 4, |pi | ≤ 2 and |qi | ≤ 2. Using (2.7) and (2.8) in (2.5) and (2.6) respectively, we have Dk+2 f (z) 1 p2 Dk+1 f (z) + λ k+1 =ϕ p1 z + p2 − 1 z 2 + · · · (2.9) (1 − λ) k D f (z) D f (z) 2 2 and (1−λ) Dk+1 g(w) Dk+2 g(w) +λ k+1 =ϕ k D g(w) D g(w) 1 q2 q1 w + q2 − 1 w2 + · · · . (2.10) 2 2 In light of (1.1) - (1.5), and from (2.9) and (2.10), we have 1 + (1 + λ)2k a2 z + [2(1 + 2λ)3k a3 − (1 + 3λ)22k a22 ]z 2 + · · · 1 p21 1 1 2 = 1 + B1 p1 z + B1 (p2 − ) + B2 p1 z 2 + · · · 2 2 2 4 and 1 − (1 + λ)2k a2 w + {[(8λ + 4)3k − (3λ + 1)22k )]a22 − 2(1 + 2λ)3k a3 }w2 + · · · 1 1 q2 1 = 1 + B1 q1 w + B1 (q2 − 1 ) + B2 q12 w2 + · · · 2 2 2 4 which yields the following relations: (1 + λ)2k a2 = −(1 + 3λ)22k a22 + 2(1 + 2λ)3k a3 = −(1 + λ)2k a2 = 1 B1 p 1 2 p2 1 1 B1 (p2 − 1 ) + B2 p21 2 2 4 1 B1 q 1 2 (2.11) (2.12) (2.13) and (4(1 + 2λ)3k − (1 + 3λ)22k )a22 − 2(1 + 2λ)3k a3 = 1 q2 1 B1 (q2 − 1 ) + B2 q12 . (2.14) 2 2 4 From (2.11) and (2.13) it follows that p1 = −q1 (2.15) 102 K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy and 8(1 + λ)2 22k a22 = B12 (p21 + q12 ). (2.16) From (2.12), (2.14) and (2.16), we obtain a22 = B13 (p2 + q2 ) . 4[{2(1 + 2λ)3k − (1 + 3λ)2k }B12 + (1 + λ)2 22k (B1 − B2 )] Applying Lemma 2.4 to the coefficients p2 and q2 , we have √ B1 B1 |a2 | ≤ p |[2(1 + 2λ)3k − (1 + 3λ)22k ]B12 + (1 + λ)2 22k (B1 − B2 )| (2.17) (2.18) By subtracting (2.14) from (2.12) and using (2.15) and (2.16), we get a3 = B12 (p21 + q12 ) B1 (p2 − q2 ) + . 8(1 + λ)2 22k 8(1 + 2λ)3k Applying Lemma 2.4 once again to the coefficients p1 , p2 , q1 and q2 , we get 2 B1 B1 |a3 | ≤ + . (2.19) 2(1 + 2λ)3k 2k (1 + λ) So the proof is complete. For k = 0, Theorem 2.5 yields the following corollary. Corollary 2.6. Let f given by (1.1) be in the class MΣ (λ, φ). Then √ B1 B1 |a2 | ≤ p |(1 + λ)B12 + (1 + λ)2 (B1 − B2 )| and |a3 | ≤ B1 + 2(1 + 2λ) B1 1+λ (2.20) 2 . (2.21) For the class of strongly starlike functions of order α(0 < α ≤ 1), the function φ is given by α 1+z φ(z) = = 1 + 2αz + 2α2 z 2 + · · · (0 < α ≤ 1), (2.22) 1−z which gives B1 = 2α and B2 = 2α2 . On the other hand, for the class of starlike functions of order β(0 ≤ β < 1), if we take φ(z) = 1 + (1 − 2β)z = 1 + 2(1 − β)z + 2(1 − β)z 2 + · · · 1−z then we get B1 = B2 = 2(1 − β). (0 ≤ β < 1), (2.23) Coefficient bounds for subclasses Remark 2.7. If f ∈ MkΣ (λ, 1+z 1−z α 103 ) then, we have the following estimates for the coefficients |a2 | and |a3 | : 2α |a2 | ≤ p k |{2(1 + 2λ)3 − (1 + 3λ)22k }α + (1 − α)(1 + λ)2 22k | and |a3 | ≤ 4α2 α + . (1 + λ)2 22k (1 + 2λ)3k For functions f ∈ MkΣ (λ, 1+(1−2β)z ), the inequalities (2.3) and (2.4) yields the 1−z following estimates s 2(1 − β) |a2 | ≤ |2(1 + 2λ)3k − (1 + 3λ)22k | and |a3 | ≤ 4(1 − β)2 (1 − β) + . (1 + λ)2 22k (1 + 2λ)3k Remark 2.8. We note that, for k = 0, these estimates coincides with the results stated in [17].Consequently, when λ = 0 and λ = 1 one has the estimates for the classes SΣ∗ (α), SΣ∗ (β)(see[13]) and KΣ (α), KΣ (β) (see [2, 14]) respectively. Due to Frasin and Aouf [3] and Panigarhi and Murugusundaramoorthy [11] we define the following new subclass involving the Sălăgean operator [12]. 3 Bi-Univalent function class FΣk (µ, φ) Definition 3.1. For 0 ≤ µ ≤ 1, a function f ∈ Σ of the form (1.1) is said to be in the class FΣk (µ, φ) if the following subordination holds: (1 − µ) Dk f (z) + µ(Dk f (z))0 ≺ φ(z) z (3.1) and Dk g(w) + µ(Dk g(w))0 ≺ φ(w) w where z, w ∈ ∆, g is given by (1.2) and Dk f (z) is given by (1.4). (1 − µ) (3.2) k Remark 3.2. Suppose f (z) ∈ Σ. If µ = 0, then FΣk (0, φ) ≡ HΣ (φ): thus, f k belongs to HΣ (φ) if the following subordination holds: Dk f (z) Dk g(w) ≺ φ(z) and ≺ φ(w), z w where z, w ∈ ∆ and g is given by (1.2). 104 K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy Remark 3.3. Suppose f (z) ∈ Σ. If µ = 1, then FΣk (1, φ) ≡ PΣk (φ): thus, f ∈ PΣk (φ) if the following subordination holds: (Dk f (z))0 ≺ φ(z) and (Dk g(w))0 ≺ φ(w), where z, w ∈ ∆ and g is given by (1.2). It is of interest to note that FΣ0 (µ, φ) = FΣ∗ (µ, φ). Theorem 3.4. Let f given by (1.1) be in the class FΣk (µ, φ). Then √ B1 B1 |a2 | ≤ p |(1 + 2µ)3k B12 + (1 + µ)2 22k (B1 − B2 )| (3.3) and |a3 | ≤ B1 B1 1 + (1 + µ)2 22k (1 + 2µ)3k . (3.4) Proof. Proceeding as in the proof of Theorem 2.5 we can arrive the following relations. (1 + µ)2k a2 = (1 + 2µ)3k a3 = −(1 + µ)2k a2 = 1 B1 p1 2 1 p2 1 B1 (p2 − 1 ) + B2 p21 2 2 4 1 B1 q1 2 and 2(1 + 2µ)3k a22 − (1 + 2µ)3k a3 = 1 q2 1 B1 (q2 − 1 ) + B2 q12 . 2 2 4 (3.5) (3.6) (3.7) (3.8) From (3.5) and (3.7) it follows that p1 = −q1 (3.9) 8(1 + µ)2 22k a22 = B12 (p21 + q12 ). (3.10) and From (3.6), (3.8) and (3.10), we obtain a22 = 4[(1 + B13 (p2 + q2 ) . + (1 + µ)2 22k (B1 − B2 )] 2µ)3k B12 Applying Lemma 2.4 to the coefficients p2 and q2 , we immediately get the desired estimate on |a2 | as asserted in (3.3). Coefficient bounds for subclasses 105 By subtracting (3.8) from (3.6) and using (3.9) and (3.10), we get a3 = B12 (p21 + q12 ) B1 (p2 − q2 ) + . 2 2k 8(1 + µ) 2 4(1 + 2µ)3k Applying Lemma 2.4 to the coefficients p1 , p2 , q1 and q2 , we get the desired estimate on |a3 | as asserted in (3.4). Making use of the values of a22 and a3 , and motivated by the recent work of Zaprawa [19] we prove the following Fekete-Szegö result for the function class MkΣ (λ, φ). Theorem 3.5. Let the function f (z) given by (1.1) be in the class MkΣ (λ, φ) and η ∈ R. Then |a3 −ηa22 | ≤ (1 + λ)2 (B1 − B2 )22k + (1 + 3λ)B12 2k B1 , if |1−η| ≤ 1+ 2(1 + 2λ)3k 2(1 + 2λ)B12 3k and |a3 − ηa22 | ≤ |[2(1 + whenever |1 − η| ≥ 1 + 2λ)3k B13 |(1 − η)| , − (1 + 3λ)2k ]B12 + (1 + λ)2 (B1 − B2 )22k | (1 + λ)2 (B1 − B2 )22k + (1 + 3λ)B12 2k . 2(1 + 2λ)B12 3k Proof. From (2.12) and (2.14) and by using (2.15), we get a3 = a22 + B1 (p2 − q2 ) . 8(1 + 2λ)3k By simple calculation using (2.17), we get 1 1 2 p2 + Θ(η) − q2 , a3 − ηa2 = B1 Θ(η) + 8(1 + 2λ)3k 8(1 + 2λ)3k where Θ(η) = 4[2(1 + 2λ)3k B12 (1 − η) . − (1 + 3λ)2k ]B12 + 4(1 + λ)2 (B1 − B2 )22k Since all Bj are real and B1 > 0, we have B1 1 0 ≤ |Θ(η)| < 8(1+2λ)3 k, 2(1+2λ)3k , 2 |a3 − ηa2 | ≤ 1 4B1 |Θ(η)|, |Θ(η)| ≥ 8(1+2λ)3 k, which completes the proof. 106 K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy Remark 3.6. We note that, for k = 0 these estimates coincides with the results stated in [3]. Consequently, when λ = 0 and λ = 1 one has the estimates for ∗ ∗ the classes HΣ (α), HΣ (β) (see[13]) and Deniz[5]. Putting λ = 0 (resp. λ = 1) in Theorem 3.5, we can state the Fekete-Szegö inequality for the function class k SΣk (φ) (resp. KΣ (φ)). Acknowledgement: The authors thank the referee for his insightful suggestions to improve this paper in the present form. References [1] D.A. Brannan, J. 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Murugusundaramoorthy∗ School of Advanced Sciences, VIT University Vellore - 632014, India. [email protected], [email protected], [email protected] ∗ Corresponding author Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 109 On multipliers of some new analytic function spaces of BMOA type in the polydisc R. Shamoyan and S. Kurilenko Abstract. We define two new scales of BMOA type analytic function spaces in the polydisc. We provide several new results concerning coefficient multipliers of these two new BMOA analytic function spaces in the polydisc. Our results extend previously known assertions. 2010 Mathematics Subject Classification: Primary 42B15, Secondary 42B30. Keywords and Phrases: analytic functions, multipliers, polydisc theorems. Resumen. Definimos dos nuevas escalas de espacios de funciones analı́ticas del tipo BMOA en el polidisco. Mostramos varios resultados nuevos referentes a coeficientes multiplicadores de esas dos nuevos espacios de funciones analı́ticas BMOA en el polidisco. Nuestros resultados extienden afirmaciones ya conocidas. 1 Introduction The goal of this paper is to continue the investigation of spaces of coefficient multipliers of some new holomorphic scales of functions in higher dimension, namely in the unit polydisc. This note is a continuation of a series of recent notes on this topic [1], [15], [16], [19]. The spaces we study in this note are natural extensions of the classical BMOA-type spaces in the unit polydisc. Note that pointwise and coefficient multipliers of analytic function spaces of Hardy and Bergman type in one and higher dimension were studied intensively by many authors during past several decades, see for example [3], [18], [5] and various references there. The investigation of coefficient multipliers of analytic mixed norm function spaces in the unit polydisc was started in particular in recent papers of the first author, see [15], [16], [17], [19]. Below we list standard This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (Grant 13-3530197508) 110 R. Shamoyan and S. Kurilenko notation and definitions which are needed and in the next section we formulate the main results of this note. To be more precise we consider two new scales of analytic functions of BMOA type in the unit polydisc. One of them is the dual of analytic Hardy class H 1 in the unit polydisc and the second one is based on well-known characterization of BMOA spaces via Carleson-type measure in the unit disk. Both scales in one dimension obviously concede with the classical BMOA in the unit disk. Note we do not provide sharp results in this paper, but our results are far reaching extensions of onedimensional known theorems on coefficient multipliers of BMOA type spaces (see [3], [7], [10], [11]). As in many previous papers on this topic in this paper we concentrate in searching of conditions on coefficient multipliers of BMOA type space in the unit polydisc via conditions on Mp (f, r) type functions (see definitions below). Let U = {z ∈ C : |z| < 1} be the unit disc in C, T = ∂U = {z ∈ C : |z| = 1}, U n is the unit polydisc in Cn , Tn ⊂ ∂U n is the distinguished boundary of U n , Z+ = {n ∈ Z : n ≥ 0}, Zn+ is the set of all multi indexes and I = [0, 1). We use the following notation: for z = (z1 , . . . , zn ) ∈ Cn and k = (k1 , . . . , kn ) in Zn+ we set z k = z1k1 · · · znkn and for z = (z1 , . . . , zn ) ∈ U n and γ ∈ R we set (1 − |z|)γ = (1 − |z1 |)γ · · · (1 − |zn |)γ and (1 − z)γ = (1 − z1 )γ · · · (1 − zn )γ . Next, for z ∈ Rn and w ∈ Cn we set wz = (w1 z1 , . . . , wn zn ). Also, for k ∈ Zn+ and a ∈ R we set k + a = (k1 + a, . . . , kn + a). For z = (z1 , . . . , zn ) ∈ Cn we set z = (z 1 , . . . , z n ). For k ∈ (0, +∞)n we set Γ(k) = Γ(k1 ) · · · Γ(kn ). The Lebesgue measure on Cn ∼ = R2n is denoted by dV (z), the normalized n Lebesgue measure on T is denoted by dξ = dξ1 . . . dξn and dR = dR1 . . . dRn is the Lebesgue measure on [0, +∞)n . n n The space of all holomorphic functions P in U iskdenoted by H(U ). Every n f ∈ H(U ) admits an expansion f (z) = k∈Zn ak z . For β > −1 the operator + of fractional differentiation is defined by (see [8]) Dβ f (z) = Γ(k + β + 1) ak z k , Γ(β + 1)Γ(k + 1) X k∈Zn + z ∈ U n. (1) Similarly we can easily define the operator of fractional derivative for βvector, β = (β1 , . . . , βn ), βj > −1, j = 1, . . . , n. ~ Dβ f (z) = Γ(kj + βj + 1) ak ...k z k1 . . . znkn Γ(βj + 1)Γ(kj + 1) 1 n 1 X k∈Zn + For f ∈ H(Un ), 0 < p < ∞ and r ∈ I n we set Z Mp (f, r) = Tn |f (rξ)|p dξ 1/p , dξ = dξ1 . . . dξn (2) On multipliers of some new analytic function spaces 111 with the usual modification to include the case p = ∞. For 0 < p ≤ ∞ we define standard analytic Hardy classes in the polydisc: H p (Un ) = {f ∈ H(U n ) : kf kH p = sup Mp (f, r) < ∞}. (3) r∈I n For n = 1 these spaces are well studied. The topic of multipliers of Hardy spaces in the polydisc is relatively new, see, for example, [7], [3], [18], [15], [16]. These spaces are Banach spaces for p > 1 and complete metric spaces for all other positive values of p. Also, for 0 < p ≤ ∞, 0 < q < ∞ and α > 0 we have mixed (quasi) norm spaces, defined below as follows n Ap,q α (U ) = f ∈ H(U n ) : kf kqAp,q = α Z In Mpq (f, R)(1 − R)αq−1 dR < ∞ . (4) If we replace the integration by I n above by integration by unit interval I then we get other similar to these Ap,q α analytic spaces but on subframe and we denote them by Bαp,q . These spaces are Banach spaces for cases when both p and q are bigger than one, and they are complete metric spaces for all other values of parameters. We refer the reader for these classes in the unit ball and the unit disk to [3], [12], [13], [14] and references therein. Multipliers between Ap,q α spaces on the unit disc were studied in detail in [3], [7], [10], [11]. Multipliers of spaces on subframe are less studied. In forthcoming paper we will study multipliers of related B p,q spaces. As we see from assertions below spaces of multipliers of classes on subframe depend from dimension n. We denote positive constants by c (or C), sometimes we indicate dependence of a constant on a parameter by using a subscript, for example, Cq . We define now one of the main objects of this paper. For 0 < p, q < ∞ and α > 0 we consider Lizorkin-Triebel spaces Fαp,q (U n ) = p,q Fα consisting of all f ∈ H(U n ) such that kf kpFαp,q = Z Tn Z |f (Rξ)|q (1 − R)αq−1 dR p/q dξ < ∞. (5) In It is not difficult to check that those spaces are complete metric spaces, if min(p, q) ≥ 1 they are Banach spaces. If we simply replace the integration by I n above by integration by unit interval I then we get other similar to these Fαp,q analytic spaces, but on subframe and we denote them by Tαp,q . They were studied in [20]. We refer the reader to this paper for various other properties on these type classes. We provide some new assertions on multipliers of this new Fαp,q type spaces on subframe below. We note that this F p,q scale of spaces p,p (see [8] for a detailed includes, for p = q, weighted Bergman spaces Apα = F α+1 p account of these spaces). On the other hand, for q = 2 these spaces coincide with 112 R. Shamoyan and S. Kurilenko p,2 , for this well known fact see [16], [8] Hardy-Sobolev spaces namely Hαp = F α+1 2 and references therein. Finally, for α ≥ 0 and β ≥ 0 we set n n α β ∞,∞ A∞,∞ α,β (U ) = {f ∈ H(U ) : kf kAα,β = sup (M∞ (D f, r))(1 − r) < ∞}. (6) r∈I n This is a Banach space and it is related with the well-known Bloch class in the polydisc (see [3]). The Bloch class studied by many authors in various papers (see, for example, [3], [6] for unit disk case and for the polydisc case and also various references there). The Bloch space is a same n A∞,∞ α,β (U ) space with α = β = 1 in definition above. This space is also a Banach space. For all positive values of p and s we introduce the following two new spaces. We note first replacing q by ∞ in a usual way we will arrive at some other spaces F p,∞ (the limit case of Fαp,q classes). The limit space case F p,∞,s (U n ) is defined as a space of all analytic functions f in the polydisc such that the function φ(ξ) = supr∈I n |f (rξ)|(1 − r)s , ξ ∈ Tn is in Lp (Tn , dξ), s ≥ 0, 0 < p ≤ ∞. Finally, the limit space case Ap,∞,s (U n ) is the space of all analytic functions f in the polydisc such that (see [3]) sup Mp (f, r)(1 − r)s < ∞, s ≥ 0, 0 < p ≤ ∞. r∈I n Obviously the limit F p,∞,s space is embedded in the last space we defined. These last two spaces are Banach spaces for all p ≥ 1 and they are complete metric spaces for all other positive values of p. The following definition of coefficient multipliers is well known in the unit disk. We provide a natural extension to the polydisc setup. This definition can be seen in papers of the first author before. Definition 1. Let X and Y be quasi normed subspaces of H(U n ). A sequence c = {ck }k∈Zn+ is said to be a coefficient multiplier from X to Y if for any P function f (z) = k∈Zn ak z k in X the function h = Mc f defined by h(z) = + P ck ak z k is in Y . The set of all multipliers from X to Y is denoted by k∈Zn + MT (X, Y ). The problem of characterizing the space of multipliers (pointwise multipliers and coefficient multipliers) between various spaces of analytic functions is a classical problem in complex function theory, there is vast literature on this subject (see [7], [8], [10], [11], and references therein). In this paper we are looking for some extensions of already known classical theorems, namely we are interested in spaces of multipliers acting into analytic On multipliers of some new analytic function spaces 113 BMOA type spaces in the unit polydisc and from these spaces into certain well studied classes like mixed norm spaces, Bergman spaces and Hardy spaces. We note that the analogue of this problem of description of spaces of multipliers in Rn for various functional spaces in Rn was considered previously by various authors in recent decades (see [3]). The intention of this note is to study the spaces of coefficient multipliers of new analytic function spaces in polydisc. As we indicated this topic is well-known and various results by many authors were published in recent decades in this area starting from classical papers of Hardy and Littlewood (see for example [3]) for many known results and various references there. Nevertheless the study of coefficient multipliers of analytic function spaces in higher dimension namely in the polydisc is a new area of research and only several sharp results are known till now (see, for example, [3], [1], [15] – [18] and various references there). We complement these results and our results from [15], [16], [17] in this note providing new theorems on coefficient multipliers of some new analytic function spaces in the polydisc. We also define by dm2 (ξ) the Lebesgue measure on the unit disk and replacing 2 by 2n the Lebesgue measure on the polydisc. Let Lp~ (~ α) be the space of all measurable functions in U n so that Z kf kLp~ (~α) = (1−|ξn |)αn U Z (1−|ξn−1 |)αn−1 ... U ! pp2 1 ×dm2 (ξ1 ) Z (1−|ξ1 |)α1 |f (ξ1 , ..., ξn )|p1 × U ! p pn n−1 ...dm2 (ξn−1 ) ! p1 n dm2 (ξn ) < +∞. → − − where all pj are positive and all αj > −1 for any j = 1, ..., n Let H p (→ α) = p ~ n L (~ α) ∩ H(U ). These spaces are one of the main objects of study of this paper (see [1], [2] for properties of these new classes). We define now new mixed norm weighted Hardy analytic spaces in the polydisc in the following natural way. Let ! pp2 ! pp3 ! p1 n Z Z Z n Y 1 2 → − → − p p1 = sup H→ ... |f (r ξ )| dξ (1 − rj )αj ; dξ . . . dξ − 1 2 n α rj <1 T T T j=1 pj ∈ (0; ∞]; αj ≥ 0, j = 1, . . . , n. Note in unit disk we get well-studied classical weighted Hardy spaces [3], [8], [9], [10], [19], H0p,...,p = H p (U n ). The main objects of this paper are two new BMOA type spaces in higher dimension. BMOA type spaces in higher dimension can be defined differently starting from their various onedimensional characteristics (see [3] and references there). We first define BMOA in the polydisc as dual space of classical analytic Hardy 114 R. Shamoyan and S. Kurilenko space H 1 in the polydisc which we mentioned above. We note this serves as direct extension of BMOA spaces from the unit disk (see [3]). Another natural way to extend directly BMOA spaces from unit disk to higher dimension is to use their characterizations in unit disk via Carleson type measures, this type approach was used already by first author before. Namely we define the other q,∞ be a space of analytic functions main object of this paper as follows. Let Fs,α in the unit polydisc, so that Z Un |f (z)|q (1 − |z|)s (1 − |w|)α dm2n (z) |1 − wz|α+1 is a bounded function in the unit polydisc as a function of w variable. We assume that s > −1 and other values of parameters above are positive numbers. Note both spaces coincide in the unit disk with each other and with classical BMOA space (see [3]). These spaces are the main objects of this paper. 2 Preliminary results For formulation of all our main results of this note we need several lemmas, almost all of them are known and taken from recently published papers. To prove our results we need to use a simple idea. We connect our BMOA type analytic function spaces in the polydisc with much simpler well-studied spaces in the polydisc and using these connections (embeddings) we find information about sizes of spaces of coefficient multipliers we search for. Another important ingredients of our work are estimates of Bergman kernel in the polydisc in some new spaces with usual and unusual quazinorms in the polydisc. Note much information concerning this was taken from recent papers of the first author on this topic (see [20] and references there). We mention also [21] where some new results also can be found. As usual we define positive constants by C (or c) with various (mainly lower) indexes depending on situation. In particular we need the following lemma 1: Lemma 1 (see [1], [2]). Let g(z1 , ..., zn ) = n Q j=1 1 (1−zj )βj , gr (z) = g(rz), r ∈ I n , zj ∈ U, βj > 0, j = 1, ..., n, gr (z) = g(rz). Then for some large enough β0 and all βj > β0 , j = 1, ..., n we have − − kgr kH→ p (→ α) ≤ c n Y αj (1 − rj ) pj − βj pj −2 pj , j=1 for αj > −1 and all 0 < pj < ∞, rj ∈ I, j = 1, ..., n; for pj = ∞ we have On multipliers of some new analytic function spaces 115 βj > 0, j = 1, ..., n and kgr kH ∞ ≤ C n Y (1 − rj )−βj , rj ∈ (0; 1). j=1 for all j = 1, ..., n One of the main goals of this note is to study multipliers of some new H-type analytic so-called mixed norm spaces with unusual norms and quazinorms. For that reason first we find direct connections of these new analytic spaces with analytic function spaces with simpler norms and quazinorms based on various simple embeddings and then use this connection and already known information about coefficient multipliers of analytic classes with simpler quazinorms to get information we search for in standard terms of classical Mp (f, r) function. This shows again the importance of embeddings connecting various analytic function spaces in the polydisc. We in particular need these assertions. → − − Lemma 2 (see [1], [2]). Let f ∈ H p (→ α ), 0 < pj ≤ 1, j = 1, .., n, αj > −1, γj = 2 − pj , j = 1, ..., n. Then we have Z1 Z1 (1 − rn )αn +γn −1 ... 0 (1 − r2 )α2 +γ2 −1 0 Z1 (1 − r1 )α1 +γ1 −1 × 0 ! pp3 ! pp2 1 ×M1p1 (r1 , ..., rn , f )r1 dr1 where Mpp (r1 , ..., rn , f ) = 2 ...rn drn ≤ ckf kpHn→ ; − − p (→ α) r2 dr2 Z |f (r1 ξ1 , ..., rn ξn )|p dξ1 ...dξn ; Tn and for all 0 < pj < ∞, αj > −1, j = 1, . . . , n sup |f (z)| z∈U n n Y 2 (1 − |zj |) pj + pα j − − ≤ ckf kH→ p (→ α ). j=1 From lemma 2 we get → − − Corollary 1. Let f ∈ H p (→ α ), 0 < pj ≤ 1, j = 1, ..., n. Then M1 (f, r)(1 − r)τ < ∞, r ∈ I, where τ = n P j=1 (αj − pj + 2) p1j , αj > pj − 2, j = 1, ..., n. 116 R. Shamoyan and S. Kurilenko Similar result is true for M1 (f, r), r Q ∈ I n . Here we just must replace M1 (f, r) τ by M1 (f, r1 , . . . , rn ) and (1 − r) by (1 − rj )τj , where τj pj = αj − pj + 2, and where rj ∈ I. We will use this corollary and this remark constantly later. We introduce now new spaces of analytic functions in the polydisc and provide estimates of the Bergman kernel in quazinorms of these spaces in the polydisc. Let for all values of indexes 0 < p, q < ∞, γ > 0 Mγp,q = {f ∈ H(U n ) : kf kpMγp,q = Z Z1 Z1 0 T |f (rζ)|q (1 − r)γq−1 dr1 ...drn pq dζ < ∞} 0 These spaces were studied recently in [20]. Note simply replacing T by T n we get immediately known analytic Fαp,q spaces (see [19]). We also define kf kMγp,∞ = Z sup |f (rζ)|(1 − r)α p ! p1 dζ < ∞, 0 < p < ∞, α ≥ 0. r∈I n T and with usual modification for p = ∞, 0 < q < ∞. We put A/p = 0 if p = ∞. In the following several lemmas we do not specify parameters p, q separately meaning they can accept all positive values including ∞. We also do not put any restriction on parameters γ and s except those which are accepted in definition of spaces which they represent in the following lemmas. Lemma 3 (see [20]). Let gR (z) = 1 , R ∈ I, z ∈ U n . (1 − Rz)β+1 Then kgR kMγp,q ≤ kgR kMγp,∞ ≤ C1 1 n(β+1)−γn− p , β>γ+ 1 − 1, np C2 1 n(β+1)−γn− p , β>γ+ 1 − 1, np (1 − R) (1 − R) kgR kMγ∞,q ≤ C3 , β > γ − 1. (1 − R)(β+1−γ)n We note Lemma 3 in combination with standard arguments based on socalled closed graph theorem allows to show immediately Theorem 4 below with the help of lemma 9 and 10. Now we formulate a complete analogue of lemma 3 for Tγp,q spaces in the polydisc. On multipliers of some new analytic function spaces 117 Lemma 4 (see [20]). Let gR (z) = 1 , R ∈ I n , z ∈ U n , β > 0. (1 − Rz)β+1 Then kgR kTγp,q ≤ C1 γ 1 β+1− n −p (1 − R) kgR kTγ∞,q ≤ γ 1 + − 1, n p C2 γ − 1, γ , β > β+1− n n (1 − R) C3 kgR kTγp,∞ ≤ , β> γ 1 β+1− n −p (1 − R) , β> γ 1 + − 1. n p The proof of lemma 5 is easy. We omit it leaving it to readers. n Q Lemma 5. For gR (z) = j=1 − kgR kH→ p ≤ n Q → − α 1 , (1−Rj zj )βj +1 C βj +1− p1 −αj (1 − Rj ) R ∈ I n , z ∈ U n , we have , βj > αj + j 1 − 1, j = 1, ..., n. pj j=1 s p,q The following is a complete analogue of lemma 3 for Ap,q γ , Fγ , H spaces, namely we provide estimates for the Bergman kernel in the polydisc in these spaces. Lemma 6 (see [19]). Let gR (z) = 1 , R ∈ I n , z ∈ U n , β > 0. (1 − Rz)β+1 Then kgR kAp,q ≤ γ kgR kFγp,q ≤ C1 1 β−γ− p +1 (1 − R) C2 1 β−γ− p +1 (1 − R) kgR kH s ≤ C3 1 (1 − R)β+1− s , β>γ+ 1 − 1, p , β>γ+ 1 − 1, p , β> 1 − 1. s The following is a complete analogue of lemma 3 for Ap,∞ , A∞,q , Fγp,∞ , H ∞ , γ γ Bl namely we provide estimates for the Bergman kernel in the polydisc in these spaces. 118 R. Shamoyan and S. Kurilenko Lemma 7 (see [19]). Let gR (z) = 1 , R ∈ I n , z ∈ U n , β > 0. (1 − Rz)β+1 Then kgR kAp,∞ ≤ γ C1 (1 − R) ≤ kgR kA∞,q γ kgR kFγp,∞ ≤ 1 β−γ− p +1 , β>γ+ 1 − 1, p C2 , β > γ − 1, (1 − R)β−γ+1 C3 (1 − R) 1 β−γ− p +1 , β>γ+ kgR kBl ≤ C4 , β > −1, (1 − R)β+1 kgR kH ∞ ≤ C5 , β > −1. (1 − R)β+1 1 − 1, p → − − Next lemma plays the same role as lemma 2 for H p (→ α ). Lemma 8 (see [4]). Let 0 < pj < 1, j = 1, ..., n. Then Z |f (z1 , ..., zn | 1 (1 − |zj |) pj −2 − dm2n (z) ≤ ckf kH→ p = j=1 Un Z Z = sup 0<rj ≤1 n Y Z ... T T ! pp2 ! p1 n 1 |f (r1 ζ1 , ..., rn ζn )|p1 d(ζ1 ) ...d(ζn ) . T We get the following assertion from lemma 8 immediately using standard arguments. Corollary 2. Let pj ∈ (0, 1), j = 1, . . . , n, then sup M1 (f, r) r∈I n n Y 1 (1 − rk ) pk −1 ≤ ckf kH p~ k=1 Corollary 3. Let pj ∈ (0, 1), αj > 0, j = 1, . . . , n, then sup M1 (f, r) r∈I n n Y 1 (1 − rk ) pk k=1 −1+αk ≤ ckf kHαp~ On multipliers of some new analytic function spaces 119 Weighted Hardy space case Hα~p~ follows from corollary 2 if we apply it to fR , R ∈ I function using then standard arguments. We add here two important remarks. As we will see this corollary 2 and it is weighted version we just mentioned can be used immediately instead of corollary 1 to get same theorems for Hα~p~ instead of H p~ (~ α) for those cases where MT (Y, H p~ (~ α)) appears in discussions after theorems below, we leave this procedures to readers (we denote here by Y one of BMOA type spaces we study in this paper). On the other hand Lemma 8 gives ways to find easily simple necessary conditions for g function in usual → − in these issues terms of M1 (f, r) function to be a multiplier from Y to Hα~p for BMOA type Y spaces we considered above (also with the help of lemmas 3–7 and the closed graph theorem). We will also see this below easily. Our last two assertions are the most important lemmas for this paper. They connect BMOA type spaces with much simpler analytic function spaces in the unit polydisc which leads to solutions of some problems we already indicated for this work. then Lemma 9. Let α > 0, s > 0, 0 < q < ∞. Then if f ∈ A∞,q s ∞,q f ∈ Fsq−1,α ∞,q with related estimates for quazinorms and if f ∈ Fsq−1,α then f ∈ A∞,∞ s with related estimates for quazinorms. Lemma 10. Let f ∈ BM OA then f ∈ A∞,∞ β,β for all β > 0. If ∞,∞ f ∈ Aβ,β−1−α for all β > α + 1 and α > −1 then f ∈ BM OA with related estimates for quazinorms. ∞,q The Fs,α analytic spaces can also be defined in a more general form for vectors s and α when parameters related with weights are vectors. Most results ∞,q below concerning this Fs,α space can be reformulated in this more general form. We add some comments concerning proofs of these assertions. The first part of lemma 9 is obvious. For the unit disk case it is known, see, for example, [3]. The second part of lemma 9 for the case of unit ball can be seen with a complete proof in [12]. The base of that proof is a Bergman reproducing formula and ForelliRudin type estimates. Note in the polydisc another version of that lemma is also valid and the proof is a copy of a proof of unit ball case. We omit details referring the reader to [12] for all details. Turning to the proof of lemma 10 we 120 R. Shamoyan and S. Kurilenko note the proof of the first part can be seen in [22] and the proof of the second one follows from the following simple argument. Note first for any α, α > 0 we 1 have f ∈ A1,1 α for any f function so that f ∈ H . Since both classes are Banach spaces, this means that the reverse inclusion holds for dual spaces. Note now the dual of the Bergman class is well-known in the polydisc (see, for example, [3]) and hence the assertion of lemma follows. Using last lemmas estimates of the Bergman kernel and hence gR function can be found for BMOA-type spaces we introduced in this paper (see also similar assertions above). These simply are estimates of gR for A∞,∞ or A∞,q spaces which can already be seen in this α α section. Note now all assertions of next section concerning two scales of BMOA type functions we study in this paper are in some sence parallel to each other in a sense that each assertion on BMOA as we defined above leads to similar q,∞ assertion concerning Fs,α analytic function spaces with similar arguments for proofs. We just have to replace embeddings in last two lemmas. This remark can q,∞ spaces in the polydisc. be applied to each assertion below formulated for Fs,α The exposition in this note is sketchy. We alert the reader in advance many results of this note (and even proofs which are easy calculations) are left to interested readers, but all details of schemes of proofs for that are indicated below by us. 3 Main Results on Coefficient Multipliers in some new spaces of analytic functions of BMOA type in the polydisc. The intention of this section is to provide main results of this paper. The base of all proofs is a standard argument based on closed graph theorem used before by many authors (see, for example, [3]) in one dimension and in higher dimension (see, for example, [15], [16], [17], [19] and references there). This in combination with various lemmas containing estimates of the Bergman kernel in some new unusual analytic spaces we provided above leads directly to the completion of proofs. Note again this scheme in U n was used by first author also in previous mentioned papers [15], [16], [17], [19]. The appropriate definitions of coefficient multipliers in polydisc and Bergman kernels in the polydisc serve as important steps for solutions. Our first theorem and the second theorem provide new necessary conditions for multipliers into various known mixed norm spaces from BMOA-type spaces which we study in this paper based on first lemmas. Note these two theorems are not new in case of unit disk (see [3]). So they can be viewed as far reaching extensions of these old results on coefficient multipliers of spaces of BMOA-type (see [3]) in the unit disk. The following theorem can be seen also as a corollary of remark above which provides direct ways to get estimates of the Bergman kernel in mentioned BMOA-type spaces and estimates p,q of the Bergman kernel for Ap,q spaces. We alert the reader many α and Fα On multipliers of some new analytic function spaces 121 arguments in this paper are sketchy, this allows using short space to provide big amount of new results on multipliers of BMOA type spaces in the polydisc. We also shortly indicate changes for that reason that are needed to provide some such proofs below to get new assertions. ∞,q We formulate first two assertions for Fsq−1,α spaces in this paper. Theorem 1. 1) Let 0 < p, v < ∞, γ > 0, g ∈ H(U n ). Let also g(z) = ∞ P ∞,q n to Ap,v ck1 ,...,kn z1k1 ...znkn be a multiplier from Fsq−1,α γ (U ), then |k|≥0 sup Mp (Dβ g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +1−s < ∞, j=1 for all βj > s − 1 − γ, j = 1, ..., n. ∞ P 2) Let 0 < p, v < ∞, γ > 0, g ∈ H(U n ), g(z) = k1 ≥0,...,kn ≥0 ck1 ,...,kn z1k1 ...znkn be ∞,q a multiplier from Fsq−1,α to Fγp,v (U n ), then for v ≤ p sup Mp (Dβ g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +1−s < ∞, j=1 for all βj > s − 1 − γ,j = 1, ..., n. Theorem 2. 1) Let 0 < p, q < ∞, γ > 0, g ∈ H(U n ). Let also g(z) = ∞ P n ck1 ,...,kn z1k1 ...znkn , be a multiplier from BM OA to Ap,q γ (U ) then |k|≥0 sup Mp (Dβ g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +2+v < ∞, j=1 where β > −v − 2 for any, v, v > −1. 2) Let 0 < p, q < ∞, g ∈ H(U n ), g(z) = ∞ P k1 ≥0,...,kn ≥0 ck1 ,...,kn z1k1 ...znkn be a multiplier from BM OA to Fγp,q (U n ), then for q ≤ p sup Mp (Dβ g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +2+v < ∞, j=1 where β > −v − 2 for any v, v > −1. The following theorem also can be seen as a corollary of remarks after lemma 9 and 10 above which provides estimates of the Bergman kernel in mentioned BMOA-type spaces and the closed graph theorem. Let below Y be again the ∞,q space which we introduced above. The case of BMOA needs small Fsq−1,α changes which we already indicated. 122 R. Shamoyan and S. Kurilenko Theorem 3. Let p, γ > 0. Let g ∈ H(U n ), g(z) = P ck z k |k|≥0 1) If g ∈ MT (Y ; Fγp,∞ ), then β sup Mp (D g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +1−s < ∞, j=1 for all βj > s − 1 − γ, j = 1, ..., n. 2) If g ∈ MT (Y ; Ap,∞ ), then γ sup Mp (Dβ g, r) r∈I n n Y (1 − rj )γ+βj +1−s < ∞, j=1 for all βj > s − 1 − γ, j = 1, ..., n. Remark 1. Similarly conditions on MT (Y, X) for X = Tγp,q and Bγp,q can be found for p < q or p = q. We have to use that Tγp,q ⊂ Bγp,q , p ≤ q and the fact that supr∈I Mp (f, r)(1 − r)γ ≤ ckf kBγp,q , γ > 0, 0 < p, q ≤ ∞. These estimates are easy to see or can be seen in various textbooks on Bergman spaces. Note that we can also replace Tαp,q spaces in previous remark we just clarified by Hα~p~ classes. To formulate this new assertion we have to replace one estimate on Tγp,q spaces we just mentioned by another similar estimate from below via Mp (f, r) function for Hα~p~ classes. Both can be seen in previous section. For → − − H p (→ α ) spaces the situation is the same and similar arguments can be easily applied. In both cases we need estimates from below via Mp (f, r) function. Note changing an embedding we use in proofs of theorems 1, 2 for BMOA by ∞,q (or reverse lemma 10 by lemma 9) we can easily similar embedding for Fs,α ∞,q formulate assertions of theorems 1 and 2 directly in terms of for Fs,α analytic classes or by BMOA in the unit polydisc. We leave this last easy procedure to interested readers. Proofs of Theorems 1 and 2. Here is a complete scheme of proof of various assertions of type contained in theorem 1 and theorem 2. Assume {ck }k∈Z+n ∈ MT (Y, X) where p,q X = Ap,q α or Fα , 0 < p, q ≤ ∞, α > 0 or X = Tαp,q or Mαp,q , 0 < p, q ≤ ∞, α > 0, or X = Bl, H ∞ . An application of the closed graph theorem gives kMc f kX ≤ ckf kY . On multipliers of some new analytic function spaces Let w ∈ U n and set fw (z) = 1 1−wz , gw = Mc fw . Then we have 1 D (gw ) = D Mc fw = Mc (D fw ) = c Mc (1 − wz)β+1 β β 123 β ; β>0 which gives 1 kDβ gw kX ≤ ckf˜kY = c (1 − wz)β+1 . Y This give immediately by lemma above an estimate kDβ gw kX ≤ c Q n 1 , (1 − rj ) − τ0 j=1 for some fixed τ0 depending on parameters involved. We finish easily the proof using only one known embedding (depending each time on quazinorm of X space). For X = Ap,q α we use embedding sup (Mp (f, r)(1 − r)α ≤ ckf kAp,q , f ∈ H(U n ), 0 < p ≤ ∞, α ≥ 0. α r∈I n For X = Fαp,q , p ≤ q we use the same embedding with inclusion Fαp,q ⊂ Ap,q α , p ≤ q. For p = ∞ or q = ∞ we have to replace above p by ∞ or q by ∞. The case if X = Bl or X = H ∞ we have to modify the scheme we provided above. For X = Tαp,q we use same arguments and the embedding sup Mp (f, r)(1 − r)α ≤ ckf kTαp,q ; 0 < p, q ≤ ∞; p ≤ q; α > 0, f ∈ H(U n ) r∈I with obvious modification for p = ∞ or q = ∞. Note that the same embedding is true for Bαp,q . As another corollary of lemmas above we have the following theorems 4, 5 and 6. They provide various necessary conditions for a function to be a multiplier from well-studied mixed norm analytic Besov type and new LizorkinTriebel type spaces and H-type new Hardy-type and Bergman-type analytic spaces with mixed norm into new BMOA type spaces in the polydisc we defined ∞,q and study in this paper namely BMOA and Fα,s analytic function spaces. These are far reaching extensions of previously known results (see for unit disk case [3] and various references there). 124 R. Shamoyan and S. Kurilenko The crucial embeddings for BMOA type spaces we indicated for these two spaces at the end of our previous section again as previously in theorems 1, 2 serve as a base of proofs of all our results we will formulate below. Note as in previous case (theorems 1 and 2) we consider both analytic BMOA type spaces q,∞ simultaneously, since the case of Fα,s and BMOA spaces are similar and proofs are parallel, we only have to change an embedding for BMOA by embedding q,∞ for Fα,s which can be seen in lemmas 9 and 10 above. Note some results contained in theorems below are new even in case of unit disk, on the other hand others can be viewed as direct extensions of well-known one dimensional results to the higher dimensional case of the unit polydisc. Note also here as we had above we include in some cases “limit” spaces when some parameters involved are equal to infinity. We also leave some cases open for interested readers since they do not contain any new ideas for proofs. The following theorem can be seen as a corollary of lemmas above which provides p,q estimates of the Bergman kernel in mentioned mixed norm spaces Ap,q γ , Fγ and the closed graph theorem and lemma 9 and 10. Various concrete values of parameter β0 depending on various parameters and on a concrete space can be also easily recovered by readers in all theorems of this note. We also leave this to readers. ∞,q1 We formulate below three theorems for Fvq spaces q1 ∈ (0, ∞), v > 0, 1 −1,α α > 0. We consider even a little bit more general case of mentioned spaces but when v is a vector with components vj (see for this a remark above). We will also denote this space by Y below to avoid big amount of indexes in formulations of theorems. Note below indexes q1 and α do not appear in spaces of coefficient multipliers we found. Note also the base of proofs is lemma 9 and the closed graph theorem. Similar assertions (complete analogues of theorems below) are valid also for analytic BMOA space we defined above. We have to replace only lemma 9 by lemma 10 using same arguments in our proofs. We leave this procedure to interested readers. We assume always below that ab = 0, if b = ∞. P Theorem 4. Let p > 0, q > 0, γ > 0 and let g(z) = ck z k , g ∈ H(U n ). k∈Zn + 1) If g ∈ MT (Ap,q γ ,Y ), then sup M∞ (Dβ g, r1 , ..., rn ) r∈I n τj = vj + β − γ − 1 p n Y (1 − rj )τj < ∞, j=1 + 1, β > max γ + j 1 p − 1 − vj . 2) If g ∈ MT (Fγp,q , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r1 , ..., rn ) r∈I n n Y (1 − rj )τj < ∞, j=1 On multipliers of some new analytic function spaces τj = vj + β − γ − 1 p + 1, j = 1, ..., n, β > max γ + j 1 p 125 − 1 − vj . 3) If g ∈ MT (Fγp,∞ , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r1 , ..., rn ) r∈I n τj = vj + β − γ − 1 p n Y (1 − rj )τj < ∞, j=1 + 1, j = 1, ..., n, β > max γ + j 1 p − 1 − vj . 4)If g ∈ MT (Ap,∞ , Y ) then γ sup M∞ (Dβ g, r1 , ..., rn ) r∈I n τj = vj + β − γ − 1 p n Y (1 − rj )τj < ∞, j=1 + 1, j = 1, ..., n, β > max γ + j 1 p − 1 − vj . , Y ) then 5)If g ∈ MT (A∞,q γ sup M∞ (Dβ g, r1 , ..., rn ) r∈I n τj = vj + β − γ − 1 p n Y (1 − rj )τj < ∞, j=1 + 1, j = 1, ..., n, β > max γ + j 1 p − 1 − vj with p = ∞. The following two theorems can be seen as a corollary of lemmas 3 and 4, and lemmas 9 and 10 above. Lemma 3 and 4 provides estimates of the Bergman kernel in mentioned mixed norm spaces Tγp,q , Mγp,q including limit “infinity” cases of parameters and the closed graph theorem. Note similar results are valid for Bαp,q spaces. We leave this to readers. To get estimates for the Bergman kernel for B p,q spaces we refer the reader to [20]. We assume again Y is a same BMOA space as in previous theorem. P Theorem 5. Let p, q, γ > 0, v > 0. Let g ∈ H(U n ), g(z) = ck z k . n k∈Z+ 1 1) If g ∈ (MT )(Mγp,q , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r)(1 − r)v+n(β+1)−γn− p < ∞, for r∈I β>γ+ 1 np − v n − 1. 1 2) If g ∈ (MT )(Mγp,∞ , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r)(1 − r)v+n(β+1)−γn− p < ∞, for r∈I β>γ+ 1 np − v n − 1. 3) If g ∈ (MT )(Mγ∞,q , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r)(1 − r)v+n(β+1)−γn < ∞, for β>γ− v n r∈I − 1. 126 R. Shamoyan and S. Kurilenko Replacing Mγp,q , Mγp,∞ and Mγ∞,q by Tγp,q , Tγp,∞ and Tγ∞,q , respectively, we have the following analogue of previous theorem for Tαp,q type spaces of analytic function in the polydisc based again on lemmas 3, 4 and 9, 10 we provided above. Note these results though are not sharp but are new even in case of unit disk. We formulate this theorem the last one for Fτ∞,d d−1,α classes, for this case also d parameter and α parameter do not appear in spaces of multipliers we found below. We note that we consider general case when τ is a vector (see for this general case our discussion above). P Theorem 6. Let p, q, γ > 0. Let g ∈ H(U n ), g(z) = ck z k . n k∈Z+ n Q γ 1 (1 − rj )τj +β+1− n − p < ∞, 1) If g ∈ (MT )(Tγp,q , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r) n r∈I j=1 β > max p1 + nγ − τj − 1 , τj > 0; j = 1, . . . , n. j n γ Q 1 (1 − rj )τj +β+1− n − p < ∞, 2) If g ∈ (MT )(Tγp,∞ , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r) n r∈I j=1 γ 1 β > max p + n − τj − 1 , τj > 0; j = 1, . . . , n. j n γ Q 1 (1 − rj )τj +β+1− n − p < ∞, 3) If g ∈ (MT )(Tγ∞,q , Y ), then sup M∞ (Dβ g, r) n r∈I j=1 γ 1 β > max p + n − τj − 1 , τj > 0, j = 1, . . . , n with p = ∞. j We add another short comment here. Note that we can also replace Tαp,q spaces in previous theorem by Hα~p~ classes. To formulate such type new assertion we have to replace estimates of the Bergman kernel of Tαp,q spaces by estimates of Bergman kernel (gR function) in quazinorms of Hα~p~ classes. Both can be seen → − − in previous section. For H p (→ α ) spaces similar arguments can be easily applied. → − − All results needed for proofs for H p (→ α ) and Hα~p~ analytic classes can be found in the previous section. We leave this procedure to for interested readers. Here is a short scheme of proof of various assertions of type contained in theorems 4, 5 and 6. Assume {ck }k∈Z+n ∈ MT (X, Y ) then we have to use the closed graph theorem and lemma 9, 10. Indeed we have the following estimates and equalities. First by closed graph theorem kMc f kY ≤ ckf kX . Let w ∈ U n , 1 and set fw (z) = 1−wz , gw = Mc (fw ). Then we have Dβ gw = Dβ (Mc (fw )) = Mc (Dβ (fw )) = cMc 1 , β > 0, (1 − wz)β+1 which gives 1 . kD gw kY ≤ c β+1 (1 − wz) β X On multipliers of some new analytic function spaces 127 It remains to apply lemma 9, 10 from left for BMOA type spaces from right for various X spaces we have to use various estimates from lemma 3, 4, 6, 7 of the Bergman kernel gR (z) in the polydisc U n to get the desired result. We finally add one more remark. Remark 2. Note probably some assertions of theorems 4 – 6 can be sharpened, namely the reverse implications can be proved also. We do not discuss these issues in this paper. We can also use for some new assertions the following simple idea (see [3], [10], [11]), the following obvious fact if (g) ∼ (ck ) is a multiplier from X to Y (X, Y are quazynormed subspaces of H(U n )) then it is a multiplier for dual spaces from Y ∗ to X ∗ and then apply to this last pair a standard closed graph theorem. This procedure was used before by many authors (see, for example, [3]). We can also use this type argument for our purposes. Descriptions of duals → − − of H p (→ α ) spaces for pj > 1, j = 1, ..., n or pj < 1, j = 1, ..., n are known (see p,q ∗ ) , (Apαe,eq )∗ spaces are also for this description [1], [2]). Note also (H p )∗ , (Aα well-known (see, for example, [3]). References [1] O. V. 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Kurilenko Department of Mathematics, Bryansk State University Novozibkov, 241098, Russia [email protected] Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 131 DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Una extraordinaria acotación inferior Luis Gómez Sánchez* La desigualdad π − pq > q142 , válida para todo racional pq con q ≥ 2 no es reciente, se debe a Mahler (1903-1988) y fue publicada en 1953 por partida doble en The Philosophical Transactions of the Royal Society A, 245 (Inglaterra), y en Indagationes Mathematicae, 15 de la Royal Dutch Mathematical Society (Holanda). Esta desigualdad, de un carácter inusual hasta la fecha de su descubrimiento, indica (con las limitaciones de su tiempo, como veremos al final) de qué modo los racionales no pueden acercarse a π: todo racional “cercano” a π determina su “alejamiento” de π, en el sentido de nunca estar a una distancia menor o igual que la potencia −42 de su denominador. Esto, aparentemente, irı́a en contra del hecho básico y muy conocido del análisis real Nn de que todo irracional α es un lı́mite de racionales D (Q es denso en R), pero n es fácil ver que no es ası́. ¿De dónde proviene esta desigualdad notable? (“striking inequality” comenta Alan Baker, Medalla Fields y gran teórico de los números trascendentes). Situaremos en un contexto algo más informativo, aunque de manera bastante abreviada, esta atrayente desigualdad de Mahler, quien por cierto también hizo otros aportes importantes en teorı́a de números, en particular una sutil clasificación en cuatro clases, algebraicamente independientes, de los números complejos muy útil en relación con los números trascendentes y que ha sido fuente de problemas abiertos de muy grande dificultad. También demostró que el número 0,1234567891011 · · · , cuya parte decimal sigue la sucesión de enteros naturales, es trascendente. Nn = α, entonces tanto el numeSuele pasar desapercibido que si lı́mn→+∞ D n rador Nn como el denominador D deben crecer desmesuradamente (salvo si n Nn α es racional); entonces, si α − Dn < no puede haber ningún control de la relación entre las tallas de y de Dn . Se plantea entonces el problema de establecer qué tan buena puede ser una aproximación del irracional α por medio de un racional pq , digamos para precisar mejor un racional pq “no inaccesible”, * Dedico con todo cariño este artı́culo a la XLIX Semana Aniversaria del Departamento de Matemáticas (11 al 15 de noviembre 2013). Escuela de Ciencias. Universidad de Oriente. Núcleo de Sucre. Cumaná, Venezuela. 132 Luis Gómez Sánchez Nn ya que es obvio que α − D puede ser tan pequeño como se quiera pero con n racionales que no están al alcance de la mano. Este problema está a la base de la llamada Aproximación Diofántica (por el mismo griego, Diofanto, de las conocidas ecuaciones diofánticas, es decir sistemas, como por ejemplo x + y = 1, con más variables que ecuaciones) la cual está en estrecha relación con la difı́cil teorı́a de números trascendentes cultivada minoritariamente por los matemáticos. Pero esta clase de aproximación difiere fundamentalmente de aquella del simple cálculo aproximativo, más que la solución aproximada de una ecuación le interesa resolver desigualdades en números enteros (también ecuaciones, en particular la finitud del número posible de soluciones). Veamos algo mejor el punto usando al mismo número π. 22 La doble acotación 223 71 < π < 7 , obtenida por Arquı́medes (siglo III a.C.), da para π la aproximación escolar muy usada de 22 7 con dos cifras decimales 37 88 correctas. Y un racional de no tan antigua procedencia lo da la suma 22 17 + 47 + 83 con 9 cifras decimales correctas de π. Pero estas aproximaciones, que permiten en ciertos contextos reemplazar π por las mismas tienen una filosofı́a distinta de anima q la que qlas aproximaciones diofánticas y ası́ por ejemplo los números √ 40 12 y 9 34041350274878 3 − 1141978491 , que dan respectivamente 4 y 15 cifras exactas para π por lo cual tienen un mayor interés “aproximativo” que 22 7 , no interesan aquı́ por no ser racionales; de hecho, no interesa ningún racional en particular, 37 88 por más que mejore la “buena” aproximación dada por 22 17 + 47 + 83 , y no se busca de reemplazar π por ningún valor aproximado. Lo que interesa más bien es la llamada medida de irracionalidad. Se demuestra que la de los racionales es igual a 1, la de los irracionales algebraicos es igual a 2 (¡gran descubrimiento de Klaus Roth!) y la de los trascendentes es mayor o igual que 2, en particular la de los números de Liouville (que mencionaremos al paso más adelante) es infinita y la de la base e de los logaritmos naturales es exactamente 2, tal como si e fuera algebraico y no trascendente. Definición. La medida de irracionalidad de un real α es el ı́nfimo de todos los reales µ para los cuales existe una constante positiva A tal que para todo racional pq 6= α con q 6= 0 se tiene α − pq > qAµ . Esta definición, que varı́a según los autores aunque de forma en general equivalente, equivale a que, σ denotando dicho ı́nfimo, para todo > 0 y todo racional pq 6= α con denominador suficientemente grande se verifica la desigual 1 1 dad α − pq > qσ+ , o aún que para todo > 0 la desigualdad α − pq < qσ+ tiene sólo un número finito de soluciones en racionales irreductibles final comentario sobre el teorema de Roth). p q (ver al Ejemplo. Baker, hacia 1980, después de exponer un teorema general escribe Una extraordinaria acotación inferior 133 lo siguiente: “en particular, eπ − pq > q −c log log q para todo racional pq (q > 4) donde c denota una constante absoluta, y esta es la mejor medida de irracionalidad para eπ obtenida hasta la fecha”. Nota. Salvo error de información, esta medida no ha sido aún mejorada ni se sabe si log log q es el ı́nfimo con el cual se cerrarı́a el muy difı́cil problema de la medida de irracionalidad de la constante de Gelfond eπ que, como se sabe, es un número trascendente. Definición. Sea α un número real; el racional pq es llamado una buena apro 0 0 ximación diofántica de α si α − pq ≤ α − pq0 para todo racional pq0 tal que 0 < q 0 ≤ q, es decir, si la diferencia entre α y pq no decrece cuando este racional se cambia por cualquier positivo menor que q. p0 q0 con numerador arbitrario y cualquier denominador Nota. El principiante se puede preguntar por qué esta consideración exclusiva del denominador solamente, con exclusión del numerador; la respuesta se la podrı́a dar él mismo al razonar un poco sobre el punto. Conociendo una buena aproximación del irracional α (idealmente “la mejor”), se presenta de hallar refinadas cotas superiores e inferiores el problema p de α − q expresadas como función del denominador y constantes, sean éstas efectivas (es decir o calculables o susceptibles de explicitarse como algoritmo) o no efectivas, en la cuales no se establece su valor como constantes absolutas y sólo se demuestra su existencia. La historia de esto es amplia y la resumimos aquı́ de manera abreviada, como ya dijimos. El lunes 13 de mayo de 1844, Joseph Liouville (1809-1882) presentó a la Academia de Ciencias de Parı́s dos informes, uno de matemáticas y otro de fı́sica. El primero de estos Comptes-rendus, constituye un pináculo en la historia de las matemáticas: Liouville estableció “des classes très étendues de quantités dont la valeur n’est ni rationnelle ni même réductible à des irrationnelles algébriques”, “une grande quantité de nombres qui ne sont pas algébriques”. Ese dı́a ∞ X Liouville expuso el primer número trascendente conocido, el 10−k! en cuyo k=1 desarrollo decimal el 1, única cifra no nula que interviene, se va enrareciendo muy rápidamente con el crecimiento rápido del factorial (cada número de la “grande quantité” que descubrió recibe el nombre de número de Liouville). El hecho era un gran suceso porque el conjunto de todos los números algebraicos (reales) es numerable y en consecuencia su complemento en R, el conjunto de los trascendentes (reales), tiene la potencia del continuo pero hasta esa fecha no se conocı́a ningún trascendente, a pesar de que habı́an “muchos más” trascendentes que algebraicos (como se sabe, los algebraicos son los números que son 134 Luis Gómez Sánchez raı́ces de polinomios a coeficientes enteros). Pues bien, Liouville hizo un trabajo de aproximación diofántica para lograr su gran descubrimiento, en particular usó una propiedad elemental de las fracciones continuas las ofrecen de cuales p modo simple una doble acotación, inferior y superior, para α − q . Teorema (Liouville). Para todo número α, real de grado n ≥ 2 algebraico c(α) p existe un número positivo c(α) tal que α − q > qn se cumple para todos los racionales pq , q > 0. Es decir, la medida de irracionalidad del irracional algebraico α no puede ser mayor que su grado (es bastante menor pero habı́a que esperar hasta 1955 para saberlo). Fue este teorema el que permitió definir explı́citamente los números trascendentes de Liouville. Definición. Se dice que el número real irracional α es un número de Liouville si para todo n suficientemente grande existe un racional pq con q > 1 tal que α − pq < q1n . Nótese que, por la definición misma, todo número de Liouville tiene una aproximación “muy fina” por racionales. Todo número de Liouville es trascendente. Por definición se ve que la medida de irracionalidad de todo número de Liouville es infinita. Damos para concluir una sucinta reseña de los progresos obtenidos en la dirección de este teorema, es decir, sobre la medida de irracionalidad de los reales algebraicos. Veremos que se logró una notable reducción, desde el grado n (que puede ser tan grande como se desee) hasta 2, independientemente del grado. Damos los teoremas bajo su forma de aproximación diofántica del número algebraico α por un número finito de racionales “accesibles” (nos referimos a estos como “no inaccesibles” al comienzo). • Joseph Liouville (1809-1882), francés: aproximación n + , en 1844. • Axel Thue (1863-1922), noruego: aproximación n 2 + 1 + , en 1909. √ • Carl Ludwig Siegel (1896-1981), alemán: aproximación 2 n + , en 1929. Siegel conjeturó la mejor cota hallada después por Roth. √ • Freeman John Dyson (1923- ), británico-americano: aproximación 2n + , en 1947. • Klaus Friedrich Roth (1925- ), germano-británico: aproximación 2+, en 1955. La mejor cota, un resultado profundo que le valió a Roth la Medalla Fields. “The achievement is one that speacks for itself: it closes a chapter, and a new Una extraordinaria acotación inferior 135 chapter is now opened. Roth’s theorem settles a question which is both of a fundamental nature and of extreme difficulty. It will stand as a landmark in mathematics for as long as mathematics is cultivated” (Harold Davenport, de su presentación de Roth para la Medalla Fields en el Congreso Internacional de Edimburgo, 1958). El teorema de Roth que para todo irracional algebraico α y todo asegura p 1 tiene sólo un número finito de soluciones > 0 la desigualdad α − q < q2+ p en racionales irreductibles q , lo que da como consecuencia que para todo > 0, existe una constante positiva C(α, ) tal que la desigualdad α − pq > C(α,) q 2+ se p cumple para todos los racionales q con q > 0. Nótese que la constante C(α, ) no es efectiva, que sólo se demuestra su existencia; nótese también que, como dicho al comienzo con la desigualdad de Mahler para el trascendente π, los racionales no pueden aproximarse “controladamente” a un irracional algebraico α: con Liouville quedaban “no muy cercanos de α” pero con Roth quedan “bastante más lejos de α”. Ejercicio. Trasladar adecuadamente lo dicho sobre el teorema de Roth, a los sendos teoremas indicados de Liouville, Thue, Siegel y Dyson. Nota. Es pertinente subrayar que (con miras a una aproximación diofántica por un número finito de racionales) el exponente 2+ en el teorema de Roth debe ser con > 0, no importa lo pequeño que sea; ası́ 2 satisface la definición de medida de irracionalidad para el irracional algebraico y arbitrario α. Sin embargo el teorema deja de ser válido si = 0 en cuyo caso por el antiguo teorema de aproximación (también diofántica) de Dirichlet (1842), hay una infinidad de racionales pq que verifican la desigualdad α − pq < q12 para todo irracional α, aunque no sea algebraico (todos los convergentes pq del desarrollo en fracción continua de α satisfacen esta desigualdad). Algo similar sucede con la serie ∞ X 1 , que converge para todo > 0; pero si = 0 se tiene la conocida serie 1+ n n=1 armónica de las inversas de los enteros, la cual es sabido que diverge; por lo demás ejemplos análogos no escasean en matemáticas. ¿La desigualdad vista aquı́ de Mahler afirma acaso que la medida de irracionalidad de π es igual a 42? La respuesta es no. Y tampoco se ha demostrado que la notable mejorı́a con el valor 7.6063, obtenida por el matemático ruso Salikhov en el 2008, lo sea. ¿Será igual a 2 como para e y para todo irracional algebraico? Por lo pronto Alekseyev ha demostrado en el 2011 que si la serie ∞ X csc2 n converge, entonces eso implicarı́a que la medida de irracionalidad de n3 n=1 136 Luis Gómez Sánchez π serı́a menor o igual que 2.5. Empero, el cuadrado de la elemental cosecante de n (que en muchas ocasiones tendrá valores enormes) dificulta las cosas y el problema de la convergencia de esta serie permanece abierto. Consultar “http://mathworld.wolfram.com/IrrationalityMeasure.htm” para una breve mención de estos dos importantes descubrimientos y referencias. Sobre el tópico de la aproximación diofántica y sus implicancias se puede decir mucho más que en una simple nota divulgativa y a veces de modo muy sugestivo aunque no fácil de establecer; por ejemplo el gran Erdös demostró que todo número real puede escribirse como suma y como producto de dos números de Liouville lo que reviene a decir que todo real es una suma y un producto de dos trascendentes especiales ya que un trascendente no es necesariamente de Liouville. De otro modo la cosa serı́a algo trivial (¿por qué?). Referencias [1] Alan Baker. Trascendental Number Theory, Cambridge University Press 1979. [2] Alan Baker, Breve introducción a la teorı́a de números, Alianza Editorial S. A. Madrid 1986 [3] Alekseyev, M. A. On Convergence http://arxiv.org/abs/1104.5100/. 2011. of the Flint Hills Series. [4] Paul Erdös, Representations of real numbers as sums and products of Liouville numbers, Michigan Math. J., Vol. 9, No. 1, 1962 Luis Gómez Sánchez Departamento de Matemáticas, Escuela de Ciencias Universidad de Oriente. Núcleo Sucre Cumaná, Venezuela Boletín de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 137 INFORMACIÓN NACIONAL La Esquina Olímpica Rafael Sánchez Lamoneda Esta Esquina reseña toda la actividad del año 2014. De Enero a Junio se llevó a cabo la décimo primera versión de la Olimpiada Juvenil de Matemáticas (OJM). En la misma participaron 56.898 jóvenes provenientes de 22 ciudades, representando a 433 colegios y liceos del país. Estos números se desglosan de la siguiente manera, 183 colegios privados y 248 liceos públicos, con 17.835 alumnos de los colegios privados y 39.063 de los liceos. Como en años anteriores la primera fase de la OJM fue el Canguro Matemático, y este año en todo el mundo participaron 6.084.530 jóvenes y 56 países, lo que convierte al Canguro en la competencia de matemáticas escolares, internacional y presencial, más grande del mundo. Sumando las cifras de participación de la OJM y la Olimpiada Recreativa de Matemáticas, en nuestro país tomaron la prueba Canguro 146.793 álumnos de tercer grado de primaria a quinto año de bachillerato, lo que nos permitió ocupar el puesto número cinco, en cantidad de participantes. Tan importante logro se debe al apoyo que recibimos de la Fundación Empresas Polar. En la escena internacional tuvimos un año extraordinario, nuestros muchachos lograron ganar 25 premios, entre medallas y menciones honoríficas. Como en años anteriores asistimos a tres eventos internacionales presenciales y participamos por correspondencia en uno. Los internacionales presenciales fueron, la 55a Olimpiada Internacional de Matemáticas (IMO), celebrada en Ciudad del Cabo, Sur Africa, del 3 al 13 de Julio. Participamos con dos estudiantes, Rafael Aznar del colegio Los Arcos de Caracas y José Tomás Guevara, del colegio Bella Vista de Maracay. Ambos ganaron mención honorífica. La tutora de la delegación fue Sofía Taylor, estudiante de la licenciatura en Física de la Universidad Central de Venezuela (UCV), y el jefe de delegación el Prof. Rafael Sánchez, de la Escuela de Matemáticas de la UCV. Rafael Aznar y José Tomás Guevara también nos representaron en la XXIX Olimpiada Iberoamericana de Matemáticas, (OIM), celebrada en San Pedro Sula, Honduras, del 19 al 27 de Septiembre. Ambos ganaron medalla de bronce por su destacada actuación. La delegación fue liderada por Estefanía Ordaz, alumna de la licenciatura en Matemáticas de la Universidad Simón Bolívar, y la tutora fue Sofía Taylor. El tercer evento presencial fue la XVI Olimpiada Matemática de Centroamérica y El Caribe, celebrada en San José de Costa Rica del 6 al 14 de Junio. Nuestro equipo 138 Rafael Sánchez Lamoneda estuvo conformado por tres jóvenes: Amanda Vanegas, del colegio San Francisco de Asís, Maracaibo, Iván Rodríguez del Santiago de León, Caracas y Wemp Pacheco, del colegio Calicantina de Maracay. Los tres ganaron menciones honoríficas. El jefe de la delegación fue el prof José H Nieto de La Universidad del Zulia, y la tutora Estefanía Ordaz. Cabe destacar que el profesor Nieto asitió a la XXIX OIM, como miembro de los tribunales de calificación y fue el encargado de producir el banco de problemas de la competencia, todo esto por invitación de los organizadores. El evento por correspondecia fue la XX Olimpiada Matemática de Mayo, que como hemos explicado otras veces, es una competencia iberoamericana, organizada por Argentina. Participamos con 8 alumnos en el primer nivel y 10 en el segundo, el máximo es diez en cada nivel y obtuvimos una medalla de oro, cuatro de plata, ocho de bronce y cinco menciones honoríficas. Todos nuestros estudiantes, en las cuatro competencias, ganaron algún premio. No quiero dejar pasar el gran esfuerzo que realizan nuestros entrenadores, principalmente estudiantes universitarios, ex olímpicos, muy bien dirigidos por Sofía Taylor y Estefanía Ordaz. Toda la información dada se puede complementar en nuestro sitio de internet, www.acm.ciens.ucv.ve, allí encontrarán los exámenes de la OJM, así como material de estudio para entrenamiento de estudiantes. Finalizamos con las dos pruebas de la 55a IMO. Como siempre cada problema tiene un valor de 7 puntos y el tiempo para resolver cada examen es de 4 horas y media. OLIMPIADA INTERNACIONAL DE MATEMÁTICAS CIUDAD DEL CABO, SUR AFRICA, 8 de julio de 2014 Primer Día Problema 1. Sea a0 < a1 < a2 < · · · una sucesión infinita de números enteros positivos. Demostrar que existe un único entero n ≥ 1 tal que an < a0 + a1 + · · · + an ≤ an+1 . n Problema 2. Sea n ≥ 2 un entero. Consideremos un tablero de tamaño n × n formado por n2 cuadrados unitarios. Una configuración de n fichas en este tablero se dice que es pacífica si en cada fila y en cada columna hay exactamente una ficha. Hallar el mayor entero positivo k tal que, para cada configuración pacífica de n fichas, existe un cuadrado de tamaño k × k sin fichas en sus k 2 cuadrados unitarios. Problema 3. En el cuadrilátero convexo ABCD , se tiene ∠ABC = ∠CDA = 90◦ . La perpendicular a BD desde A corta a BD en el punto H. Los puntos S y La Esquina Olímpica 139 T están en los lados AB y AD, respectivamente, y son tales que H está dentro del triángulo SCT y ∠CHS − ∠CSB = 90◦ , ∠T HC − ∠DT C = 90◦ . Demostrar que la recta BD es tangente a la circunferencia circunscrita del triángulo T SH OLIMPIADA INTERNACIONAL DE MATEMÁTICAS CIUDAD DEL CABO, SUR AFRICA, 9 de julio de 2014 Segundo Día Problema 4. Los puntos P y Q están en el lado BC del triángulo acutángulo ABC de modo que ∠P AB = ∠BCA y ∠CAQ = ∠ABC. Los puntos M y N están en las rectas AP y AQ, respectivamente, de modo que P es el punto medio de AM , y Q es el punto medio de AN . Demostrar que las rectas BM y CN se cortan en la circunferencia circunscrita del triángulo ABC. Problema 5. Para cada entero positivo n, el Banco de Ciudad del Cabo produce monedas de valor n1 . Dada una colección finita de tales monedas (no necesariamente de distintos valores) cuyo valor total no supera 99+ 12 , demostrar que es posible separar esta colección en 100 o menos montones, de modo que el valor total de cada montón sea como máximo 1. Problema 6. Un conjunto de rectas en el plano está en posición general si no hay dos que sean paralelas ni tres que pasen por el mismo punto. Un conjunto de rectas en posición general separa el plano en regiones, algunas de las cuales tienen área finita; a estas las llamamos sus regiones finitas. Demostrar que para cada n suficientemente grande, en cualquier conjunto de n rectas en posición √ general es posible colorear de azul al menos n de ellas de tal manera que ninguna de sus regiones finitas tenga todos los lados de su frontera azules. √ √ Nota: A las soluciones que reemplacen n por c n se les otorgarán puntos dependiendo del valor de c. Rafael Sánchez Lamoneda Escuela de Matemáticas, Facultad de Ciencias Universidad Central de Venezuela, Caracas. [email protected] Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 141 Asociación Matemática Venezolana Universidad Central de Venezuela XXVIII Jornadas Venezolanas de Matemáticas Caracas, 23 al 26 de marzo de 2015 Llamado a presentación de trabajos Las Jornadas Venezolanas de Matemáticas son organizadas anualmente por la Asociación Matemática Venezolana en colaboración con universidades nacionales. Se trata de un evento de carácter cientı́fico que sirve como mecanismo de registro y divulgación de los resultados de las investigaciones en Matemática que se realizan en el paı́s. Constituyen un foro de encuentro de matemáticos y diversos profesionales interesados en conocer, analizar y debatir los temas más actuales en investigación matemática. La vigésima octava edición de las Jornadas Venezolanas de Matemáticas se efectuará en la Facultad de Ciencias de la Universidad Central de Venezuela, en Caracas, del 23 al 26 de marzo de 2015. Las sesiones temáticas del evento y sus coordinadores, son: Sesión Coordinadores Álgebra y Teorı́a de Números José Gregorio Fernandes (USB), [email protected] Aurora Olivieri (USB), [email protected] Análisis Análisis Numérico y Computo Cientı́fico Ángel Padilla (UCV), [email protected] Maricarmen Andrade (UCV), Ecuaciones Diferenciales y Análisis de Clifford Luis Mármol (USB), [email protected] Eusebio Ariza (USB), [email protected] Javier Villamizar (USB), [email protected] Milagros Rodrı́guez (UDO), [email protected] Lysis González, [email protected] Maira Valera (UCV), [email protected] David Coronado (USB), [email protected] Domingo Quiroz (USB), [email protected] Daniela Torrealba (UCV), [email protected] Nerio Borges (USB), [email protected] Ricardo Rı́os (UCV), [email protected] José Hernández (UCV), [email protected] Hanzel Lárez (ULA), [email protected] Carlos Carpintero (UDO), [email protected] Ennis Rosas (UDO), [email protected] Educación Matemática Funciones de variación acotada y convexas Grafos y Combinatoria Lógica Matemática Probabilidad y Estadı́stica Sistemas Dinámicos Topologı́a y Geometrı́a [email protected] Juan Guevara (UCV), [email protected] 142 XXVIII Jornadas Venezolanas de Matemáticas Las personas interesadas en participar como expositores en cualquiera de las sesiones temáticas deberán atender a los siguientes requerimientos: (1) La propuesta de toda comunicación oral en cualquier sesión temática tiene que ser hecha ante la coordinación de la correspondiente sesión. El resumen de la misma, de no más de una cuartilla, deber ser enviado, en archivos .tex y .pdf, a las direcciones electrónicas de los coordinadores de la sesión. La fecha lı́mite para ello es 30 de enero de 2015. (2) La selección de las comunicaciones orales de cada sesión es competencia de la coordinación de la misma. Los proponentes recibirán, antes del 10 de febrero de 2015, la notificación sobre la aceptación o no de su propuesta. (3) Toda comunicación oral en las sesiones tendrá una duración de 20 minutos. El número máximo de ellas es de 30; sus horarios serán establecidos por el Comité Organizador, mientras que el orden de presentación será competencia de la coordinación de cada sesión. (4) Los resúmenes deberán ser sometidos siguiendo el siguiente formato LATEX: \documentclass[12pt]{amsart} \usepackage[spanish]{babel} \begin{document} \title{TITULO DE LA COMUNICACION ORAL} \author{Autor 1, \underline{Autor 2}} %% subrayado el expositor \address{INSTITUCION del Autor 1} \email{[email protected]} %% direcci\’on electr\’onica del Autor 1 \address{INSTITUCION del Autor 2} \email{[email protected]} %% direcci\’on electr\’onica del Autor 2 \maketitle \section*{Resumen} ACA VIENE EL CONTENIDO DEL RESUMEN \begin{thebibliography}{99} \bibitem{zw} Z. Zhou and J. Wu. Attractive Periodic Orbits in Nonlinear Discrete-time Neural Networks with Delayed Feedback. \textit{J. Difference. Equ. and Appl.} Vol. {\bf 8}, (2001) 467--483. \end{thebibliography} \end{document} Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana, Vol. XXI, No. 2 (2014) 143 AGRADECIMIENTO Agradecemos la colaboración prestada por las siguientes personas en el trabajo Editorial del Volumen XXI del Boletı́n de la AMV: José Giménez, Dolores Morán y Rafael Oswaldo Ruggiero. El Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana está dirigido a un público matemático general que incluye investigadores, profesores y estudiantes de todos los niveles de la enseñanza, además de profesionales de la matemática en cualquier espacio del mundo laboral. Son bienvenidos artı́culos originales de investigación en cualquier área de la matemática; artı́culos de revisión sobre alguna especialidad de la matemática, su historia o filosofı́a, o sobre educación matemática. El idioma oficial es el español, pero también se aceptan contribuciones en inglés, francés o portugués. Todas las contribuciones serán cuidadosamente arbitradas. El Boletı́n publica información sobre los eventos matemáticos más relevantes a nivel nacional e internacional, además de artı́culos de revisión y crı́tica de libros de matemática. Se agradece el envı́o de esta información con suficiente antelación. Todo el material a ser publicado es revisado cuidadosamente por los editores. Sin embargo, el contenido de toda colaboración firmada es responsabilidad exclusiva del autor. Cualquier colaboración debe ser enviada al Editor, preferiblemente por correo electrónico (via [email protected]) como archivo postscript, pdf, o un dialecto estándar de TEX. Las colaboraciones en forma impresa deben enviarse por triplicado con figuras y sı́mbolos cuidadosamente dibujados a la Dirección Postal. Para la preparación del manuscrito final recomendamos y agradecemos usar los archivos de estilo LATEXdel Boletı́n que se encuentran en su página web. El precio actual de un ejemplar es de Bs. 10 (US$ 10). The Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana (Bulletin of the Venezuelan Mathematical Association) is address to a broad mathematical audience that includes researchers, teachers and students at all collegiate levels, and also to any mathematics professional wherever in the labour world. We welcome papers containing original research in any area of mathematics; expository papers on any topic of mathematics, its history, philosophy, or education. The official language is Spanish, but contributions in English, French or Portuguese are also acceptable. All contributions will be carefully refereed. The Boletı́n publishes information on any relevant mathematical event, national or international, and also book reviews. We appreciate receiving this type of information with plenty of time in advance. All material to be published is carefully revised by the editors. Nonetheless, the content of all signed contributions is of the exclusive responsability of the author. All contributions should be sent to the Editor, preferably by email (via [email protected]) in postscript, pdf, or any standard self-contained TEX file. Submissions in printed form should be sent in triplicate with figures and symbols carefully drawn to our Postal Address. For the preparation of the final manuscript we recommend and appreciate the use of the appropriate LATEX style file of the Boletı́n, which can be downloaded from its web page. The current price for one issue is Bs.F. 10 (US$ 10). ' $ Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana Apartado 47.898, Caracas 1041–A, Venezuela Tel.: +58-212-5041412. Fax: +58-212-5041416 email: [email protected] http://boletinamv.ma.usb.ve/ http://emis.de/journals/BAMV/ & Impreso en Venezuela por Editorial Texto, C.A. Telfs.: 632.97.17 – 632.74.86 % ' $ Boletı́n de la Asociación Matemática Venezolana Volumen XXI, Número 2, Año 2014 & % EDITORIAL La Medalla Fields 2014 Oswaldo Araujo 67 ARTÍCULOS On Almost Pseudo Quasi-Conformally Symmetric Manifolds. Hülya Bağdatlı Yılmaz 69 Estabilidad y regularidad de operadores. Rosales Edixo y Klarys Fereira 87 Coefficient bounds for subclasses of bi-univalent functions defined by the Sălăgean derivative operator. K. Vijaya, M. Kasthuri and G. Murugusundaramoorthy 97 On multipliers of some new analytic function spaces of BMOA type in the polydisc. R. Shamoyan and S. Kurilenko 109 DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Una extraordinaria acotación inferior. Luis Gómez Sánchez 131 INFORMACIÓN NACIONAL La Esquina Olı́mpica. Rafael Sánchez Lamoneda 137 XXVIII Jornadas Venezolanas de Matemáticas. 141 Agradecimiento. 143