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Convergencia entre $\sum |a_n|$ y $\sum a_n z^n$ para todos $z\in\mathbb{T}$

Dejemos que $\{a_n\}_{n=0}^{\infty}$ sea una secuencia de números complejos. $\mathbb{T}$ es el círculo unitario sobre el plano complejo. Es evidente que si $\sum |a_n|$ converge, entonces $\sum a_n z^n$ converge para cada $z\in \mathbb{T}$ arreglado. ¿Es también cierto lo contrario? Si la respuesta es "no", ¿qué ocurrirá si reforzamos la condición asumiendo $\sum a_n z^n$ converge puntualmente y definimos una función continua sobre $\mathbb{T}$ ?


He aquí algunas observaciones.

1.Supongamos $\sum a_n z^n$ converge puntualmente en $\mathbb{T}$ . Denotemos la función límite por $f$ , entonces por el teorema de la categoría de Baire, $f$ es continua excepto un conjunto de primera categoría.

2.Creo que esta pregunta puede tener alguna relación con la siguiente pregunta: encontrar una función en álgebra de disco $A(\mathbb{D})$ y no existe una continuación analítica de $f$ .

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Krzysztof Hasiński Puntos 229

Véase también esta publicación mía en MO: Función generadora ordinaria para Mobius .

La respuesta a su pregunta es no incluso en el caso de convergencia puntual y continua en $\mathbb{T}$ .

Modificamos ligeramente la función generadora ordinaria de la función de Mobius. Sea $$ f(z)=\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\mu(n)}n z^n. $$ El radio de convergencia de la serie es $1$ También el siguiente argumento muestra la convergencia en $\mathbb{T}$ . Dejemos que $A_{\theta}(t)=\sum_{n\leq t} \mu(n)e^{2\pi i n \theta}$ . Por suma parcial, $$ \begin{align} \sum_{n\leq x} \frac{\mu(n)}n e^{2\pi i n \theta} &=\int_{1-}^x \frac1t dA_{\theta}(t)=\frac{A_{\theta}(t)}t \Bigg\vert_{1-}^x +\int_1^x \frac{A_{\theta}(t)}{t^2}dt \end{align} $$

Por Teorema de Davenport para cualquier $h>10$ y uniformemente para $\theta\in\mathbb{R}$ , $$ A_{\theta}(t) = O\left( \frac t{\log^h t}\right). $$ La constante implícita en el big-oh es absoluta. Tomando $x\rightarrow\infty$ , $$ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{\mu(n)}n e^{2\pi i n \theta} = \int_1^{\infty} \frac{A_{\theta}(t)}{t^2}dt, $$ la integral converge absolutamente.

Arreglar $\theta_0\in\mathbb{R}$ . Por la uniformidad en el teorema de Davenport y el Teorema de Convergencia Dominada, tenemos $$ \lim_{\theta\rightarrow\theta_0} \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\mu(n)}n e^{2\pi i n \theta}=\lim_{\theta\rightarrow\theta_0}\int_1^{\infty} \frac{A_{\theta}(t)}{t^2}dt=\int_1^{\infty} \frac{A_{\theta_0}(t)}{t^2}dt = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\mu(n)}n e^{2\pi i n \theta_0}. $$ Por lo tanto, tenemos la convergencia de $f(z)$ para cualquier $z\in \mathbb{T}$ y el límite puntual es continuo en $\mathbb{T}$ .

Sin embargo, esta serie no es absolutamente convergente. Para ver esto, considere $$ \sum_{n=1}^{\infty} \frac{|\mu(n)|}n = \infty. $$

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