下调和函数

更新时间:2023-05-29 21:51

下调和函数(subharmonic function)亦称次调和函数,是亚调和函数的一个子类。若-f为上调和函数,则f称为同一区域内的下调和函数,此时,若φ(t)是t的单调增的凸函数,则φ°f为下调和函数。例如,当u(x)为D⊂R2上的复值解析函数,实数α>0时,|u(x)|α与αlog|u(x)|都是下调和函数。

定义

定义一:设函数 在 上连续,则对 ,可以定义一个连续函数

即函数 在 上连续,在球B外部及边界 上等于 ,在球B内是调和函数

定义二:设 在区域 上连续,如果对 ,有

则称 为 上的上调和函数,简称上调和函数;如果对 ,有

则称 为 上的下调和函数,简称下调和函数。

定义三:设函数 在 上连续,如果 上的上调和函数 均满足

则称 是 的一个上函数;如果 上的下调和函数 均满足

则称是的一个下函数。

相关性质

性质1

设函数 在 上连续,在 内是调和函数,则 既是上调和函数也是下调和函数。

性质2

设 是上(或下)调和函数,则 是下(或上)调和函数。

性质3

设 与 都是上(或下)调和函数,则 也是上(或下)调和函数。

性质4

设 为 上的上(或下)调和函数,则除 恒等于常数外,它只能在边界 上取到最小值(或最大值)。

利用上调和函数与下调和函数的定义,容易证明性质1到4。

性质5

设 都是上调和函数,则函数

也是上调和函数。

证明:由 易知, 。

另一方面,对 ,由 定义可知,对 ,有

并对 ,有

故由 ,并根据极值原理可知,对有

综上可知, ,且对 ,有

即 为 上的上调和函数。

性质6

设 为 上的上调和函数,则 也是上调和函数。

性质7

设函数 在 的边界 上连续,则 的任意一个上函数都不小 任意一个下函数。

证明: 设是的任意一个上函数,是的任意一个下函数,则对,有

并由性质2及性质3可知,是上的上调和函数,故由性质4可知,在上取最小值,即对,有

从而在内,不小于。即对有

性质8

设 都是 的上函数,则函数

也是的上函数。

性质9

设 是 的上函数,则函数 也是 的上函数。

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