Аннотация:
Пусть $I$ – внутренняя функция в области $\mathcal{D}=B_{n_1}\times B_{n_2}\times\dots \times B_{n_k}$, где $B_n$ – открытый единичный шар из $\mathbb{C}^n$, $n\geqslant 1$.
В работе построены доминантные множества для пространства $H^2 \ominus I H^2$,
где $H^2=H^2(\mathcal{D})$ – стандартное пространство Харди.
Библиография: 12 названий.
Ключевые слова:
доминантные множества, пространства Харди, большие и малые модельные пространства.
Пусть $B_n$ – открытый единичный шар из $\mathbb{C}^n$, $n\geqslant 1$, и $S_n=\partial B_n$ – единичная сфера. Для единичного круга $B_1$ и единичной окружности $S_1$ также будут использоваться символы $\mathbb{D}$ и $\mathbb{T}$ соответственно.
Для $k\in \mathbb{N}$ и $n_j\in \mathbb{N}$, $j=1,2,\dots, k$, положим
Пусть $\partial\mathcal{D}$ – множество $S_{n_1}\times S_{n_2}\times \dots \times S_{n_k}$, которое является границей Шилова области $\mathcal{D}$ и также называется выделенной границей. Тогда
Для $\mathcal{D}=B_n$ ядро $P(\cdot, \cdot)$ часто называют мёбиус-инвариантным ядром Пуассона; дальнейшие детали можно найти в монографиях [1], [2].
1.1. Внутренние функции
Пусть $\Sigma$ обозначает нормированную меру Лебега на выделенной границе $\partial\mathcal{D}$.
Определение 1. Голоморфная функция $I\colon \mathcal{D} \to \mathbb{D}$ называется внутренней, если $|I(\zeta)|=1$ для $\Sigma$-почти всех точек $\zeta\in\partial\mathcal{D}$.
В сформулированном определении, как обычно, выражение $I(\zeta)$ обозначает предел $\lim_{r\to 1-} I(r\zeta)$. Хорошо известно, что соответствующий предел существует для $\Sigma$-почти всех точек $\zeta\in\partial\mathcal{D}$. Отметим также, что в силу определения 1 унимодулярные константы не являются внутренними функциями.
1.2. Меры Кларка
Пусть $M(\partial\mathcal{D})$ – пространство всех комплексных борелевских мер на множестве $\partial\mathcal{D}$. Для $\mu\in M(\partial\mathcal{D})$ интеграл Пуассона $P[\mu]$ задается формулой
является положительной и плюригармонической. Поэтому существует единственная положительная мера $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I] \in M(\partial\mathcal{D})$ такая, что
следовательно, $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$ – сингулярная мера. Здесь и далее это означает, что мера $\sigma_\alpha$ сингулярна относительно меры Лебега $\Sigma$.
1.3. Меры Кларка и модельные пространства
Пусть $\mathcal{H}\mathrm{ol}(\mathcal{D})$ обозначает пространство всех голоморфных функций в области $\mathcal{D}$. Для $0<p<\infty$ стандартное пространство Харди $H^p=H^p(\mathcal{D})$ состоит из функций $f\in \mathcal{H}\mathrm{ol}(\mathcal{D})$ таких, что
Как обычно, пространство Харди $H^p(\mathcal{D})$, $p>0$, отождествляется с пространством $H^p(\partial\mathcal{D})$, которое состоит из соответствующих граничных значений.
Для внутренней функции $\Theta$ в круге $\mathbb{D}$ классическое модельное пространство $K_\Theta$ задается равенством
см., например, монографию [3]. Кларк [4] установил важные связи между мерами Кларка и модельными пространствами. В частности, он ввел и исследовал семейство канонических унитарных операторов $U_\alpha \colon K_\Theta \to L^2(\sigma_\alpha)$, $\alpha\in\mathbb{T}$. Дальнейшее развитие теории Кларка в круге и ее приложения изложены, в частности, в обзорах [5], [6].
Положим $H^2_0=\{f\in H^2\colon f(0)=0\}$. Для внутренней функции $I$ в области $\mathcal{D}$ рассмотрим следующие естественные аналоги пространства $K_\Theta$:
Для правильного истолкования второго определения напомним, что $H^2$ и $H^2_0$ отождествляются с соответствующими пространствами, состоящими из граничных значений. Ясно, что
поэтому будем называть $I^*(H^2)$ большим модельным пространством, а $I_*(H^2)$ – малым модельным пространством. Определенные базовые результаты о пространствах $I^*(H^2)$ и $I_*(H^2)$ получены в статье авторов [7].
Для внутренней функции $\Theta$ в круге $\mathbb{D}$ имеем $\Theta^* (H^2(\mathbb{D}))= \Theta_* (H^2(\mathbb{D}))$. Действительно, $L^2(\mathbb{T})=H^2(\mathbb{T}) \oplus \overline{H^2_0}(\mathbb{T})$, поэтому свойства $f\overline{\Theta}\bot H^2(\mathbb{T})$ и $f\overline{\Theta}\in \overline{H^2_0}(\mathbb{T})$ равносильны. Отметим, что в многомерном случае $H^2(\partial\mathcal{D})\oplus\overline{H^2_0}(\partial\mathcal{D})\ne L^2(\partial\mathcal{D})$ и пространство $I^*(H^2)$ может сильно отличаться от пространства $I_*(H^2)$. Например, если $\mathcal{D}=\mathbb{D}^2$ и $I(z_1,z_2)=z_1$, то $I^*(H^2)=\{f(z_2)\colon f\in H^2(\mathbb{D})\}$, а пространство $I_*(H^2)$ состоит только из констант.
1.4. Доминантные множества для модельных пространств
Если $\Theta$ – внутренняя функция в единичном круге, то понятие доминантного множества для модельного пространства $K_\Theta$ было введено в работе [8]. Такая терминология мотивирована определением доминантной последовательности для классического пространства $H^\infty$ (см. [9]). В настоящей работе эта терминология используется для аналогов модельных пространств в области $\mathcal{D}$.
Определение 2. Измеримое по Лебегу множество $E\subset \partial\mathcal{D}$ называется доминантным для большого модельного пространства $I^*(H^2)$, если $\Sigma(E) < 1$ и
Отметим, что условие $\Sigma(E)<1$ исключает соответствующие тривиальные примеры доминантных множеств. С другой стороны, свойство (1.1) влечет неравенство $\Sigma(E)>0$.
1.5. Существование доминантных множеств
Для внутренних функций $\Theta$ в круге $\mathbb{D}$, обладающих дополнительными свойствами, в статье [8] был построен ряд примеров доминантных множеств. Таким образом, возникает естественный вопрос о существовании доминантных множеств для произвольного модельного пространства. Капустин (см. [8; теорема 5.14]) получил положительный ответ на этот вопрос в случае единичного круга. Основной результат настоящей работы – это следующая теорема существования, связанная с большими модельными пространствами на многомерной области $\mathcal{D}$.
Теорема 1. Пусть $I$ – внутренняя функция в области $\mathcal{D}$. Тогда существует доминантное множество для большого модельного пространства $I^*(H^2)$.
Работа организована следующим образом. В разделе 2 собраны вспомогательные результаты, в частности, утверждение о дезинтеграции меры Лебега в терминах мер Кларка. Теорема 1 доказана в разделе 3. В заключительном разделе 4 обсуждается существование радиальных пределов почти везде относительно мер Кларка.
2. Вспомогательные результаты
2.1. Носители сингулярных мер Кларка
Пусть $\alpha\in\mathbb{T}$ и $I$ – внутренняя функция в области $\mathcal{D}$. В этом случае $\sigma_\alpha$ – сингулярная мера, поэтому хорошо известные свойства интегралов Пуассона гарантируют выполнение следующего свойства:
В частности, меры $\sigma_\alpha$ и $\sigma_\beta$ взаимно сингулярны при $\alpha\neq\beta$.
2.2. Дезинтеграция меры Лебега
Пусть $m$ обозначает нормированную меру Лебега на единичной окружности $\mathbb{T}$. В случае $\mathcal{D}=\mathbb{D}$ следующий результат был получен ранее в работе [10].
Предложение 1. Пусть $I\colon \mathcal{D}\to\mathbb{D}$ является внутренней функцией, $\alpha\in \mathbb{T}$ и $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$ – соответствующая мера Кларка. Тогда
для всех $g\in L^1(\partial\mathcal{D})$, где равенство (2.2) следует понимать в следующем слабом смысле: при $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$ функция $g$ определена $\sigma_\alpha$-почти всюду и суммируема по мере $\sigma_\alpha$.
Доказательство. Если $g\in C(\partial\mathcal{D})$, то достаточно повторить рассуждение, использованное в [7; теорема 3.3] для $\mathcal{D}=B_n$. Общий случай следует из частного случая $g\in C(\partial\mathcal{D})$, так как равенство (2.2) понимается в указанном выше слабом смысле.
Из предложения 1 легко вытекает следующее утверждение.
Следствие 1. Пусть $\{f_j\}_{j=1}^\infty$ – последовательность функций, стремящаяся к нулю в пространстве $L^2(\Sigma)$. Тогда существует подпоследовательность $\{f_{j_k}\}_{k=1}^\infty$ такая, что $\lim_{k\to\infty}\|f_{j_k}\|_{L^2(\sigma_\alpha)}=0$ при $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$.
2.3. Интегралы Коши и меры Кларка
Следующее техническое утверждение доказано в работе [11; предложение 2.2].
Предложение 2. Пусть $I \colon \mathcal{D}\to\mathbb{D}$ – внутренняя функция, $\alpha\in \mathbb{T}$ и $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$ – соответствующая мера Кларка. Тогда
является воспроизводящим ядром для большого модельного пространства $I^*(H^2)$. Действительно, $C(z, \zeta)$ – это воспроизводящее ядро для $H^2(\mathcal{D})$, следовательно, $I(z) C(z, \zeta) \overline{I(\zeta)}$ является воспроизводящим ядром для $I H^2(\mathcal{D})$. Таким образом, разность $C(z,\zeta) - I(z) C(z, \zeta) \overline{I(\zeta)}$ является воспроизводящим ядром для пространства $H^2(\mathcal{D}) \ominus I H^2(\mathcal{D})$.
3. Доминантные множества для модельных пространств
3.1. Предварительные результаты
Предложение 3. Пусть $I\colon \mathcal{D}\to\mathbb{D}$ – внутренняя функция, $\alpha\in \mathbb{T}$ и $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$ – соответствующая мера Кларка. Тогда для любых функций $f, g\in I^*(H^2)$ равенство
имеет место при $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$.
Доказательство. Положим $k_z(\zeta)=k(z, \zeta)$. Последовательно применяя явные формулы для ядер $k_z(\zeta)$ и $k_w(\zeta)$, $z,w\in\mathcal{D}$, свойство (2.1) и предложение 2, получаем
Таким образом, при всех $\alpha\in\mathbb{T}$ равенство (3.1) имеет место для конечных линейных комбинаций функций $k_z$, $z\in\mathcal{D}$. В частности, равенство
выполняется при $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$ для любой функции $f$ из линейной оболочки семейства $\{k_z\}_{z\in\mathcal{D}}$. Следствие 1 позволяет распространить это равенство на произвольные функции $f$ из пространства $I^*(H^2)$. Для перехода от равенства (3.2) к равенству (3.1) достаточно воспользоваться стандартной формулой, выражающей скалярное произведение через нормы.
Перед формулировкой следующего утверждения отметим, что композиция $\Phi\circ I$ корректно определена для любой функции $\Phi\in L^1(\mathbb{T})=L^1(\mathbb{T}, m)$. Действительно, если $I(0)=0$, то $\Sigma(I^{-1}(Q))=m(Q)$ для любого измеримого множества $Q\subset\mathbb{T}$, где $I^{-1}(Q)=\{\zeta\in\partial\mathcal{D}\colon I(\zeta) \in Q\}$. Если $I$ – произвольная внутренняя функция, то имеем $\psi\circ I(0)=0$, где
Зафиксируем измеримое множество $Q\subset \mathbb{T}$ такое, что $0<m(Q)<1$. Рассмотрим множество $I^{-1}(Q)$. Применяя следствие 2 к функции $\Phi=\chi_Q$, получаем
в частности, имеет место оценка (1.1) для $E=I^{-1}(Q)$. Далее, напомним, что $\Sigma(I^{-1}(Q))=m(Q)$, если $I(0)=0$. Поэтому для произвольной внутренней функции $I$ условие $m(Q)<1$ гарантирует, что $\Sigma(I^{-1}(Q))<1$. Таким образом, множество $I^{-1}(Q)$ является доминантным, что завершает доказательство теоремы 1.
4. Радиальное поведение функций из модельных пространств
4.1. Постановка вопроса
Пусть $I\colon \mathcal{D}\to \mathbb{D}$ – внутренняя функция. Как отмечается в предложении 1, если $g\in L^1(\partial\mathcal{D})$, то при $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$ функция $g$ определена $\sigma_\alpha$-почти везде и суммируема по мере $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$. Для $f\in I^*(H^2)$ можно сделать подобные выводы о существовании радиальных пределов $f(\zeta)=\lim_{r\to 1-} f(r\zeta)$. Действительно, радиальный предел $f(\zeta)$ определен для $\Sigma$-почти всех $\zeta\in\partial\mathcal{D}$, поэтому свойства семейства $\{\sigma_\alpha\}_{\alpha\in\mathbb{T}}$ гарантируют, что для $m$-почти всех $\alpha\in\mathbb{T}$ значение $f(\zeta)$ определено для $\sigma_\alpha$-почти всех $\zeta\in\partial\mathcal{D}$. Возникает естественный вопрос о соответствующем утверждении для всех $\alpha\in\mathbb{T}$. Полторацкий [12] получил положительный ответ на этот вопрос для $\mathcal{D}=\mathbb{D}$.
4.2. Теорема Полторацкого для пространства $I_*(H^2)$
В этом пункте будет показано, что рассмотрение срез-функций позволяет распространить теорему Полторацкого на функции из малого модельного пространства $I_*(H^2)$.
Пусть $\alpha\in\mathbb{T}$ и $\sigma_\alpha=\sigma_\alpha[I]$ – мера Кларка. Положим $u=P[\sigma_\alpha]$ и рассмотрим для $\xi\in\partial\mathcal{D}$ срез-функцию $u_\xi(z) :=u(z\xi)$, $z\in\mathbb{D}$. Так как $u_\xi$ – положительная гармоническая функция в круге $\mathbb{D}$, то она является одномерным интегралом Пуассона некоторой положительной меры, заданной на окружности $\mathbb{T}$. Для соответствующей срез-меры будем использовать обозначение $(\sigma_\alpha)_\xi$.
Хорошо известна следующая формула интегрирования по срезам:
для всех $g\in C(\partial\mathcal{D})$. Более того, стандартные рассуждения позволяют распространить равенства (4.1) и (4.2) на все ограниченные борелевские функции $g$, заданные на $\partial\mathcal{D}$.
Предложение 4. Пусть $I$ – внутренняя функция в области $\mathcal{D}$, $f\in I_*(H^2)$ и $\alpha\in\mathbb{T}$. Тогда для $\sigma_\alpha$-почти всех точек $\zeta\in\partial\mathcal{D}$ существует радиальный предел $\lim_{r\to 1-} f(r\zeta)$.
Доказательство. Пусть $I$ – внутренняя функция и $f\in I_*(H^2)$. Во-первых, из формулы (4.1) вытекает, что для борелевского множества $E\subset\partial\mathcal{D}$ равенство $\Sigma(E)=0$ выполняется в том и только том случае, когда $m(E\cap\xi\mathbb{T})=0$ при $\Sigma$-почти всех $\xi\in\partial\mathcal{D}$. Следовательно,
$$
\begin{equation}
\text{срез-функция}\ I_\xi \ \text{является внутренней в круге}\ \mathbb{D}
\end{equation}
\tag{4.3}
$$
для $\Sigma$-почти всех $\xi\in\partial\mathcal{D}$.
Во-вторых, из формулы (4.1) и леммы Фату вытекает, что для каждой функции $h\in H^2(\partial\mathcal{D})$ срез-функция $h_\xi$ принадлежит пространству $H^2(\mathbb{D})$ при $\Sigma$-почти всех $\xi\in\partial\mathcal{D}$. Аналогичным свойством обладают функции из пространства $H^2_0(\partial\mathcal{D})$. Таким образом, для рассматриваемой функции $f\in I_*(H^2)$ непосредственно из определения малого модельного пространства $I_*(H^2)$ следует, что
при $\Sigma$-почти всех $\xi\in\partial\mathcal{D}$.
Далее, пусть $\alpha\in\mathbb{T}$. Предположим, что точка $\xi\in\partial\mathcal{D}$ обладает свойствами (4.3) и (4.4). Так как $(I_\xi)_*(H^2(\mathbb{D}))$ является классическим модельным пространством в круге и $f_\xi\in (I_\xi)_*(H^2(\mathbb{D}))$, то радиальный предел $\lim_{r\to 1-} f_\xi(r\lambda)$ существует для $\sigma_\alpha[I_\xi]$-почти всех $\lambda\in\mathbb{T}$ в силу теоремы Полторацкого [12]. Теперь заметим, что мера Кларка $\sigma_\alpha[I_\xi]$ и срез-мера $(\sigma_\alpha[I])_\xi$ совпадают. Таким образом,
где $E$ обозначает множество тех точек $\zeta\in\partial\mathcal{D}$, для которых не существует предел $\lim_{r\to 1-} f(r\zeta)$, и $E_\xi= \{\lambda\in\mathbb{T}\colon \lambda\xi\in E\}$. Так как свойство (4.5) имеет место для $\Sigma$-почти всех точек $\xi\in\partial\mathcal{D}$, то формула (4.2) для $g=\chi_E$ гарантирует равенство $\sigma_\alpha(E)=0$, что и требовалось доказать.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
W. Rudin, Function Theory in the Unit Ball of ${\mathbf C}^{n}$, Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften, 241, Springer-Verlag, New York–Berlin, 1980
2.
M. Stoll, Invariant Potential Theory in the Unit Ball of ${\mathbf C}^n$, London Math. Soc. Lecture Note Ser., 199, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1994
3.
N. K. Nikolski, Operators, Functions, and Systems: an Easy Reading, v. 2, Math. Surveys Monogr., 93, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2002
4.
D. N. Clark, “One dimensional perturbations of restricted shifts”, J. Analyse Math., 25 (1972), 169–191
5.
A. Poltoratski, D. Sarason, “Aleksandrov–Clark measures”, Recent Advances in Operator-Related Function Theory, Contemp. Math., 393, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2006, 1–14
6.
E. Saksman, “An elementary introduction to Clark measures”, Topics in Complex Analysis and Operator Theory, Univ. Málaga, Málaga, 2007, 85–136
7.
A. B. Aleksandrov, E. Doubtsov, “Clark measures on the complex sphere”, J. Funct. Anal., 278:2 (2020), 108314
8.
A. Blandignères, E. Fricain, F. Gaunard, A. Hartmann, W. Ross, “Reverse Carleson embeddings for model spaces”, J. Lond. Math. Soc. (2), 88:2 (2013), 437–464
9.
L. Brown, A. Shields, K. Zeller, “On absolutely convergent exponential sums”, Trans. Amer. Math. Soc., 96 (1960), 162–183
10.
А. Б. Александров, “Кратность граничных значений внутренних функций”, Изв. АН Арм. ССР, 22:5 (1987), 490–503
11.
A. B. Aleksandrov, E. Doubtsov, “Clark measures and de Branges–Rovnyak spaces in several variables”, Complex Var. Elliptic Equ., 68:2 (2023), 212–221
12.
А. Г. Полторацкий, “Граничное поведение псевдопродолжимых функций”, Алгебра и анализ, 5:2 (1993), 189–210
Образец цитирования:
А. Б. Александров, Е. С. Дубцов, “Доминантные множества для модельных пространств в случае нескольких переменных”, Матем. заметки, 115:2 (2024), 162–169; Math. Notes, 115:2 (2024), 135–141