Bourbaki

§ 3. Hàm giải tích thực hoặc phức

Trong số này, giả thiết rằng K=RK = \mathbf{R} hoặc C\mathbf{C}. Cho (Ei), 1≤i≤n(E_i),\ 1 \leq i \leq n, là một họ hữu hạn các không gian chuẩn trên KK, cho EE là không gian tích của các EiE_i, và cho FF là một không gian vectơ tôpô lồi địa phương tách trên KK.

3.1. Chuỗi hội tụ

3.1.1. Cho f=∑fαf = \sum f_\alpha là một chuỗi hình thức thuộc P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) (App., No. A.5). Nếu γ\gamma là một nửa chuẩn liên tục trên FF và R=(R1,…,Rn)R = (R_1, \ldots, R_n) là một dãy gồm nn số thực dương ngặt, ta đặt:

∥f∥γ,R=∑αRα∥fα∥γ. \|f\|_{\gamma, R} = \sum_\alpha R^\alpha \|f_\alpha\|_\gamma.

Nếu FF là một không gian chuẩn và nếu γ\gamma là chuẩn của FF, ta viết ∥f∥R\|f\|_R thay cho ∥f∥γ,R\|f\|_{\gamma, R}.

Tập hợp HR(E1,…,En;F)\mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F) gồm các f∈P^(E1,…,En;F)f \in \hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) sao cho ∥f∥γ,R\|f\|_{\gamma, R} là hữu hạn với mọi nửa chuẩn liên tục γ\gamma trên FF là một không gian con vectơ của P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F). Ta có

HR(E1,…,En;F)⊂HR′(E1,…,En;F) \mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F) \subset \mathscr{H}_{R'}(E_1, \ldots, E_n; F)

mỗi khi Ri≥Ri′R_i \geq R'_i với 1≤i≤n1 \leq i \leq n. Hợp của các

HR(E1,…,En;F) \mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F)

là một không gian con vectơ, ký hiệu là H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), của P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F), mà các phần tử được gọi là các chuỗi hội tụ trên tích của các EiE_i, nhận giá trị trong FF. Nó chỉ phụ thuộc vào tôpô của các EiE_i chứ không phụ thuộc vào các chuẩn của chúng. Do đó có thể nói đến không gian H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) khi các EiE_i là những không gian khả chuẩn, mà không cần chọn một chuẩn trên mỗi EiE_i.

3.1.2. Ánh xạ f↦∥f∥γ,Rf \mapsto \|f\|_{\gamma, R} là một nửa chuẩn trên HR(E1,…,En;F)\mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F). Tôpô được xác định bởi các nửa chuẩn này khi γ\gamma chạy trong tập hợp các nửa chuẩn liên tục trên FF (hoặc đơn giản là trong một tập hợp các nửa chuẩn xác định tôpô của FF) là tách. Nếu FF là khả chuẩn (resp. đầy đủ), thì HR(E1,…,En;F)\mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F) cũng vậy. Các nửa chuẩn trên H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) mà hạn chế của chúng lên mỗi HR\mathscr{H}_R là liên tục xác định một tôpô tách trên H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), tôpô này chỉ phụ thuộc vào các tôpô của các EiE_i. Đơn ánh của H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) vào P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) là liên tục.

3.1.3. Đẳng cấu chính tắc của P^(E;F)\hat{P}(E; F) lên P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) suy ra, bằng hạn chế, một đẳng cấu của các không gian vectơ tôpô từ H(E;F)\mathscr{H}(E; F) lên H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F).

3.1.4. Cho f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) và gọi J(f)J(f) là tập hợp các R∈(R+∗)nR \in (\mathbf{R}_+^*)^n sao cho f∈HR(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F). Phần trong I(f)I(f) của J(f)J(f) được gọi là biểu đồ chỉ miền hội tụ ngặt của ff. Nó là tập hợp các RR mà tồn tại một R′∈J(f)R' \in J(f) với 0<Ri<Ri′0 < R_i < R'_i đối với 1≤i≤n1 \leq i \leq n. Ta ký hiệu bởi Ω(f)\Omega(f) tập hợp các điểm (log⁡R1,…,log⁡Rn)(\log R_1, \ldots, \log R_n) của Rn\mathbf{R}^n với R∈I(f)R \in I(f): đó là một tập con lồi của Rn\mathbf{R}^n.

Khi n=1n = 1, tập hợp I(f)I(f) là một khoảng ]0,ρ(f)[]0, \rho(f)[ của R\mathbf{R}, và ρ(f)\rho(f) được gọi là bán kính hội tụ ngặt của ff. Nó cũng là cận trên bé nhất (hữu hạn hoặc +∞+\infty) của tập hợp các số thực R>0R > 0 sao cho với mọi nửa chuẩn liên tục γ\gamma trên FF, tồn tại một hằng MM sao cho ∥fm∥γ≤MR−m\|f_m\|_{\gamma} \leq MR^{-m} (với f=∑fm,fm∈Pm(E;F)f = \sum f_m, f_m \in P_m(E; F)) đối với mọi số nguyên m≥0m \geq 0.

Tập hợp các điểm x=(xi)∈E1×⋯×Enx = (x_i) \in E_1 \times \cdots \times E_n sao cho tồn tại R∈I(f)R \in I(f) với ∥xi∥≤Ri\|x_i\| \leq R_i đối với mọi ii được gọi là miền hội tụ ngặt của ff và được ký hiệu bởi C(f)C(f). Nó cũng là phần trong của tập hợp các điểm xx mà tồn tại R∈J(f)R \in J(f) với ∥xi∥<Ri\|x_i\| < R_i đối với mọi ii.

3.1.5. Với fα∈Pα(E1,…,En;F)f_\alpha \in P_\alpha(E_1, \ldots, E_n; F) và với mọi nửa chuẩn liên tục γ\gamma trên FF, ta đặt:

∥fα∥γ=sup⁡∥xi∥≤1∥fα(x1,…,xn)∥γ. \|f_\alpha\|_{\gamma} = \sup_{\|x_i\| \leq 1} \|f_\alpha(x_1, \ldots, x_n)\|_{\gamma}.
Khi đó có các bất đẳng thức:
∥fα∥γ≤∥fα∥γ′≤ααα!∥fα∥γ. \|f_\alpha\|_{\gamma} \leq \|f_\alpha\|_{\gamma'} \leq \frac{\alpha^\alpha}{\alpha!} \|f_\alpha\|_{\gamma}.
Với f=∑fα∈P^(E1,…,En;F)f = \sum f_\alpha \in \hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) và R∈(R+∗)nR \in (\mathbf{R}_+^*)^n, ta đặt:
∥f∥γ,R=∑αRα∥fα∥γ \|f\|_{\gamma, R} = \sum_\alpha R^\alpha \|f_\alpha\|_{\gamma}
và ký hiệu H~R(E1,…,En;F)\tilde{\mathscr{H}}_R(E_1, \ldots, E_n; F) là không gian con vectơ của P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) gồm các ff sao cho ∥f∥γ,R\|f\|_{\gamma, R} là hữu hạn với mọi γ\gamma, được trang bị tôpô xác định bởi các nửa chuẩn f↦∥f∥γ,Rf \mapsto \|f\|_{\gamma, R}. Ta có HR⊂H~R\mathscr{H}_R \subset \tilde{\mathscr{H}}_R và đơn ánh từ HR\mathscr{H}_R vào H~R\tilde{\mathscr{H}}_R là liên tục. Không gian H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) là hợp của các H~R(E1,…,En;F)\tilde{\mathscr{H}}_R(E_1, \ldots, E_n; F) và tôpô của nó là tôpô lồi địa phương mịn nhất sao cho các đơn ánh từ HR\mathscr{H}_R vào H\mathscr{H} là liên tục.

Nếu f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), thì chỉ tiêu hội tụ được định nghĩa là phần trong I~(f)\tilde{I}(f) của tập hợp J~(f)\tilde{J}(f) các R∈(R+∗)R \in (\mathbf{R}_+^*) sao cho f∈H~Rf \in \tilde{\mathscr{H}}_R. Ta có:

e−1I~(f)⊂I(f)⊂I~(f) e^{-1}\tilde{I}(f) \subset I(f) \subset \tilde{I}(f)
(trong đó ee là cơ số của các lôgarit Naper). Từ I~(f)\tilde{I}(f) ta định nghĩa, như trong 3.1.4., miền hội tụ C~(f)\tilde{C}(f) và, khi n=1n = 1, bán kính hội tụ ρ~(f)\tilde{\rho}(f). Đặc biệt, ta có:
e−1ρ~(f)≤ρ(f)≤ρ~(f). e^{-1}\tilde{\rho}(f) \leq \rho(f) \leq \tilde{\rho}(f).

3.1.6. Với R∈(R+∗)nR \in (\mathbf{R}_+^*)^n, đa cầu (đóng) tâm 0 và bán kính RR trong EE là tập hợp B(R)B(R) các x∈Ex \in E sao cho ∥xi∥≤Ri\|x_i\| \leq R_i với mọi ii. Nếu dim⁡Ei=1\dim E_i = 1, người ta cũng nói là đa đĩa. Nếu f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), thì miền hội tụ (resp. miền hội tụ ngặt) của ff là hợp của các đa cầu B(R)B(R) với R∈I~(f)R \in \tilde{I}(f) (resp. R∈I(f)R \in I(f)).

3.1.7. Cho f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F). Giả sử rằng FF là quasi-đầy đủ. Với mọi x∈C~(f)x \in \tilde{C}(f), họ các fa(x)f_a(x) là khả tổng trong FF. Tổng của nó, được ký hiệu bởi f^(x)\hat{f}(x) hoặc đơn giản là f(x)f(x), là một hàm liên tục trên C~(f)\tilde{C}(f). Chính xác hơn, với mọi RR sao cho f∈H~Rf \in \tilde{\mathscr{H}}_R, họ các fa(x)f_a(x) là khả tổng đều với x∈B(R)x \in B(R). Ánh xạ f↦f^f \mapsto \hat{f} là một ánh xạ tuyến tính liên tục đơn ánh từ H~R\tilde{\mathscr{H}}_R vào không gian các hàm liên tục bị chặn trên B(R)B(R), được trang bị tôpô hội tụ đều.

3.1.8. Cho F1,…,FmF_1, \ldots, F_m là các không gian đa chuẩn tách biệt và cho uu là một ánh xạ mm-tuyến tính liên tục từ F1×⋯×FmF_1 \times \cdots \times F_m vào FF. Cho fi∈H(E1,…,En;Fi)f_i \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F_i) với 1≤i≤m1 \leq i \leq m. Chuỗi hình thức u(f1,…,fm)u(f_1, \ldots, f_m) thuộc H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F). Ta có:

C(u(f1,…,fm))⊃⋂iC(fi) C(u(f_1, \ldots, f_m)) \supset \bigcap_i C(f_i)
C~(u(f1,…,fm))⊃⋂iC~(fi) \tilde{C}(u(f_1, \ldots, f_m)) \supset \bigcap_i \tilde{C}(f_i)

và nếu x∈⋂iC~(fi)x \in \bigcap_i \tilde{C}(f_i), với FF và các FiF_i là quasi-đầy đủ, thì ta có:

u(f1,…,fm)(x)=u(f1(x),…,fm(x)). u(f_1, \ldots, f_m)(x) = u(f_1(x), \ldots, f_m(x)).

3.1.9. Cho F1,…,FmF_1, \ldots, F_m là các không gian định chuẩn đầy đủ và giả sử rằng FF là quasi-đầy đủ. Cho f=(fi)1≤i≤mf = (f_i)_{1 \leq i \leq m} với fi∈H(E1,…,En;Fi)f_i \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F_i) và g∈H(F1,…,Fm;F)g \in \mathscr{H}(F_1, \ldots, F_m; F), sao cho (fi(0))1≤i≤m(f_i(0))_{1 \leq i \leq m} thuộc miền hội tụ ngặt của gg. Khi đó, với mọi α∈Nm\alpha \in \mathbf{N}^m, chuỗi hình thức gα∘fg_\alpha \circ f thuộc H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) và họ các gα∘fg_\alpha \circ f là khả tổng trong H(E1,…,En;F)\mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F) và a fortiori trong P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F). Tổng của nó sẽ được ký hiệu bởi g∘fg \circ f.

Chính xác hơn, tồn tại R∈⋂iI(fi)R \in \bigcap_i I(f_i) và R′∈I(g)R' \in I(g) sao cho ∥fi∥R<Ri′\|f_i\|_R < R'_i với 1≤i≤m1 \leq i \leq m. Trong các điều kiện ấy, chuỗi hình thức gα∘fg_\alpha \circ f thuộc HR(E1,…,En;F)\mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F), và họ các gα∘fg_\alpha \circ f là khả tổng trong HR(E1,…,En;F)\mathscr{H}_R(E_1, \ldots, E_n; F). Sau hết, nếu x∈B(R)x \in B(R), thì f(x)=(fi(x))f(x) = (f_i(x)) thuộc B(R′)⊂F1×⋯×FmB(R') \subset F_1 \times \cdots \times F_m và ta có:

g(f(x))=(g∘f)(x). g(f(x)) = (g \circ f)(x).

3.1.10. Giả sử rằng Ei=KE_i = K với 1≤i≤n1 \leq i \leq n. Khi đó không gian P^(Kn;F)\hat{P}(K^n; F) được đồng nhất với không gian các chuỗi hình thức theo nn bất định X1,…,XnX_1, \ldots, X_n với hệ số trong FF, và một phần tử của P^(Kn;F)\hat{P}(K^n; F) được viết:

f=∑αXαcαvới cα∈F. f = \sum_{\alpha} X^\alpha c_\alpha \quad \text{với } c_\alpha \in F.

Nếu R∈(R+∗)nR \in (\mathbf{R}_+^*)^n và nếu γ\gamma là một nửa chuẩn liên tục trên FF, thì ta có:

∥f∥γ,R=∥f∥γ,R=∑αRα∥cα∥γ \| f \|_{\gamma, R} = \| f \|_{\gamma, R} = \sum_{\alpha} R^\alpha \| c_\alpha \|_\gamma

Ta có I(f)=I~(f)I(f) = \tilde{I}(f), C(f)=C~(f)C(f) = \tilde{C}(f) và, khi n=1n = 1, ρ(f)=ρ~(f)\rho(f) = \tilde{\rho}(f).

Không gian H(Kn;K)\mathscr{H}(K^n; K) các chuỗi hội tụ với hệ số trong KK cũng được ký hiệu bởi K{(X1,…,Xn)}K\{(X_1, \ldots, X_n)\}; nó là một đại số con của K[[X1,…,Xn]]K[[X_1, \ldots, X_n]]. Không gian H(Kn;F)\mathscr{H}(K^n; F) là một môđun trên K{(X1,…,Xn)}K\{(X_1, \ldots, X_n)\} và nếu FF hữu hạn chiều, thì môđun này được đồng nhất với K{(X1,…,Xn)}⊗KFK\{(X_1, \ldots, X_n)\} \otimes_K F.

3.1.11. Cho f∈H(Kn;Km)f \in \mathscr{H}(K^n; K^m), được biểu diễn bởi một hệ gồm mm chuỗi hội tụ fj(X1,…,Xn)f_j(X_1, \ldots, X_n), với hệ số trong KK. Tương tự, cho g∈H(Km;Kp)g \in \mathscr{H}(K^m; K^p), được biểu diễn bởi một hệ gồm pp chuỗi hội tụ gk(Y1,…,Ym)=∑gk,βYβg_k(Y_1, \ldots, Y_m) = \sum g_{k,\beta} Y^\beta. Phần tử h=g∘fh = g \circ f của H(Kn;Kp)\mathscr{H}(K^n; K^p) (xem 3.1.9) được biểu diễn bởi pp chuỗi hình thức hk(X1,…,Xn)h_k(X_1, \ldots, X_n), được xác định như sau: với α∈Nn\alpha \in \mathbf{N}^n và β∈Nm\beta \in \mathbf{N}^m, gọi cα,βc_{\alpha,\beta} là hệ số của XαX^\alpha trong chuỗi hình thức fβ=∏fjβjf^\beta = \prod f_j^{\beta_j}; khi đó họ (gk,βcα,β)β∈Nm(g_{k,\beta} c_{\alpha,\beta})_{\beta \in \mathbf{N}^m} là khả tổng trong KK và có tổng là hệ số của XαX^\alpha trong hkh_k.

3.1.12. Giả sử FF gần đầy đủ và gọi E^i\hat{E}_i là bổ sung đầy đủ của EiE_i. Mọi đa thức liên tục trên E1×⋯×EnE_1 \times \cdots \times E_n nhận giá trị trong FF đều kéo dài được, bởi tính liên tục, thành một đa thức liên tục trên E^1×⋯×E^n\hat{E}_1 \times \cdots \times \hat{E}_n, nhận giá trị trong FF. Từ đó suy ra một song ánh jj từ P^(E1,…,En;F)\hat{P}(E_1, \ldots, E_n; F) lên P^(E^1,…,E^n;F)\hat{P}(\hat{E}_1, \ldots, \hat{E}_n; F). Nếu f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), thì j(f)∈H(E^1,…,E^n;F)j(f) \in \mathscr{H}(\hat{E}_1, \ldots, \hat{E}_n; F) và ngược lại. Các chỉ dấu hội tụ ngặt của ff và của j(f)j(f) là như nhau.

3.1.13. Giả sử rằng K=RK = \mathbf{R}, nhưng FF được trang bị một cấu trúc không gian vectơ phức tương thích với cấu trúc không gian vectơ thực của nó. Đặt EiC=Ei⊗RCE_i^C = E_i \otimes_\mathbf{R} \mathbf{C}. Nếu y∈EiCy \in E_i^C, đặt

y=inf⁡∑k∣ak∣⋅∥xk∥, y = \inf \sum_k |a_k| \cdot \| x_k \|,

trong đó cận dưới lớn nhất được lấy trên mọi họ hữu hạn các cặp (xk,ak)∈Ei×C(x_k, a_k) \in E_i \times \mathbf{C} sao cho y=∑kxk⊗aky = \sum_k x_k \otimes a_k. Theo cách đó, ta thu được một chuẩn trên không gian vectơ phức EiCE_i^C; chuẩn này mở rộng chuẩn đã cho trên EiE_i nếu ta đồng nhất x∈Eix \in E_i với x⊗1x \otimes 1. Cho hh là một ánh xạ đa thức-liên tục trên R\mathbf{R} trên E1×⋯×EnE_1 \times \cdots \times E_n, nhận giá trị trong FF, và thuần nhất bậc đa α\alpha; khi đó tồn tại duy nhất một ánh xạ đa thức-liên tục trên C\mathbf{C} h~\tilde{h} trên E1C×⋯×EnCE_1^C \times \cdots \times E_n^C, nhận giá trị trong FF, mở rộng hh, và thuần nhất bậc đa α\alpha. Ta có

∥h~∥γ=∥h∥γ \| \tilde{h} \|_\gamma = \| h \|_\gamma

với mọi nửa chuẩn liên tục γ\gamma trên không gian vectơ phức FF.

Nếu f=∑αfα∈H(E1,…,En;F)f = \sum_{\alpha} f_{\alpha} \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), thì f~=∑αf~α∈H(E1c,…,Enc;F)\tilde{f} = \sum_{\alpha} \tilde{f}_{\alpha} \in \mathscr{H}(E_1^c, \ldots, E_n^c; F). Chuỗi ff và f~\tilde{f} có cùng biểu đồ hội tụ ngặt (và cùng bán kính hội tụ ngặt khi n=1n = 1).

Ngược lại, giả sử K=CK = C. Cho Ei0E_i^0 và F0F^0 là các không gian trên R\mathbf{R} thu được bằng hạn chế vô hướng. Nếu fα∈Pα(E1,…,En;F)f_{\alpha} \in P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F), thì fα∈Pα(E10,…,En0;F0)f_{\alpha} \in P_{\alpha}(E_1^0, \ldots, E_n^0; F^0). Nếu f=∑αfα∈H(E1,…,En;F)f = \sum_{\alpha} f_{\alpha} \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F), thì chuỗi hình thức f0=∑αfα∈P^(E10,…,En0;F0)f^0 = \sum_{\alpha} f_{\alpha} \in \hat{P}(E_1^0, \ldots, E_n^0; F^0) là một chuỗi hội tụ. Các biểu đồ hội tụ (resp. các biểu đồ hội tụ ngặt) của ff và f0f^0 là đồng nhất và ta có f(x)=f0(x)f(x) = f^0(x) với mọi x∈Cˉ(f)=Cˉ(f0)x \in \bar{C}(f) = \bar{C}(f^0).

3.2. Hàm giải tích

3.2.1. Cho UU là một tập hợp mở của EE và ff là một ánh xạ từ UU vào FF. Ta nói rằng ff thuộc lớp CωC^{\omega}, hay K-giải tích (hoặc đơn giản là giải tích) trong UU nếu, với mọi điểm aa của UU, tồn tại một chuỗi hội tụ fα∈H(E;F)f_{\alpha} \in \mathscr{H}(E; F) sao cho f(a+x)=fα(x)f(a + x) = f_{\alpha}(x) với mọi xx trong EE đủ gần không. Nếu K=RK = \mathbf{R} (resp. C\mathbf{C}), người ta cũng nói rằng ff là giải tích thực (resp. giải tích phức hoặc chỉnh hình). Các ánh xạ giải tích từ UU vào FF lập thành một không gian con vectơ, ký hiệu bởi Cω(U;F)\mathscr{C}^{\omega}(U; F), của không gian tất cả các ánh xạ từ UU vào FF.

Với a∈Ua \in U, chuỗi hình thức fαf_{\alpha} là duy nhất: nó được gọi là khai triển chuỗi lũy thừa của ff tại điểm aa. Nếu fα=∑α(fα)αf_{\alpha} = \sum_{\alpha} (f_{\alpha})_{\alpha} (với (fα)α∈Pα(E1,…,En;F)(f_{\alpha})_{\alpha} \in P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F)), ta đặt:

Δαf(a)=(fα)α. \Delta^{\alpha} f(a) = (f_{\alpha})_{\alpha}.

3.2.2. Nếu f∈Cω(U;F)f \in \mathscr{C}^{\omega}(U; F), ánh xạ Δαf:a↦Δαf(a)\Delta^{\alpha} f : a \mapsto \Delta^{\alpha} f(a) từ UU vào

Pα(E1,…,En;F) P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F)

là giải tích. Ánh xạ Δα:f↦Δαf\Delta^{\alpha} : f \mapsto \Delta^{\alpha} f là một ánh xạ KK-tuyến tính từ Cω(U;F)\mathscr{C}^{\omega}(U; F) vào Cω(U;Pα(E1,…,En;F))\mathscr{C}^{\omega}(U; P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F)). Do đó, với a∈Ua \in U, ta có, với α,β∈Nn\alpha, \beta \in \mathbf{N}^n, Δβ(Δαf)(a)∈Pβ(E1,…,En;Pα(E1,…,En;F))\Delta^{\beta}(\Delta^{\alpha} f)(a) \in P_{\beta}(E_1, \ldots, E_n; P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F)). Nếu x=(xi)∈Ex = (x_i) \in E, do đó ta có (Δβ(Δαf)(a))(x)∈Pα(E1,…,En;F)(\Delta^{\beta}(\Delta^{\alpha} f)(a))(x) \in P_{\alpha}(E_1, \ldots, E_n; F) và ((Δβ(Δαf)(a))(x))(x)∈F((\Delta^{\beta}(\Delta^{\alpha} f)(a))(x))(x) \in F. Phần tử này của FF bằng ((α,β))(Δα+βf(a))(x)((\alpha, \beta))(\Delta^{\alpha+\beta} f(a))(x). Điều này được biểu thị bằng cách viết:

Δβ∘Δα=((α,β))Δα+β. \Delta^{\beta} \circ \Delta^{\alpha} = ((\alpha, \beta)) \Delta^{\alpha+\beta}.

3.2.3. Các chỉ báo hội tụ ngặt (và các bán kính hội tụ ngặt khi n=1n = 1) của các khai triển chuỗi lũy thừa của ff và của Δαf\Delta^{\alpha} f tại cùng một điểm aa của UU là đồng nhất.

3.2.4. Cho f∈Cω(U;F)f \in \mathscr{C}^\omega(U; F). Khi đó ff khả vi chặt và khả vi vô hạn trong UU (nếu K=RK = \mathbf{R}, thì ff thuộc lớp C∞C^\infty trong UU). Các đạo hàm lặp của ff là giải tích, và giá trị của chúng tại một điểm aa là những ánh xạ đa tuyến tính đối xứng. Khi đó có thể đưa vào ký hiệu DαfD^\alpha f cho các đạo hàm riêng lặp như ở No. 2.4.2. Ta có:

α!Δαf(a)(h)=Dαf(a).(h,…,h) \alpha! \Delta^\alpha f(a)(h) = D^\alpha f(a) . (h, \ldots, h)

với mọi a∈Ua \in U và h∈Eh \in E, điều này được viết là:

α!Δαf=Dαf. \alpha! \Delta^\alpha f = D^\alpha f .

3.2.5. Cho UU là một tập con mở của EE và cho f,gf, g là hai ánh xạ giải tích từ UU vào FF. Cho a∈Ua \in U. Để ff và gg tiếp xúc bậc ≥k\geq k tại aa, điều kiện cần và đủ là Δαf(a)=Δαg(a)\Delta^\alpha f(a) = \Delta^\alpha g(a) với mọi α\alpha sao cho ∣α∣≤k|\alpha| \leq k. Nếu ff và gg tiếp xúc vô hạn cấp tại aa, thì chúng bằng nhau trong một lân cận của aa. Tập hợp các điểm của UU tại đó ff và gg tiếp xúc vô hạn cấp là mở và đóng.

Đặc biệt, nếu UU liên thông và nếu tồn tại một tập con mở khác rỗng của UU trên đó ff và gg bằng nhau, thì f=gf = g ("nguyên lý thác triển giải tích").

3.2.6. Cho UU là một tập con mở của EE và cho ff là một ánh xạ giải tích từ UU vào FF. Nếu đạo hàm DfDf của ff bằng không, thì ff địa phương hằng.

3.2.7. Giả sử FF gần đầy đủ và gọi GG là một không gian định chuẩn đầy đủ. Cho gg là một ánh xạ giải tích từ một tập hợp mở UU của EE vào GG và ff là một ánh xạ giải tích từ một tập hợp mở VV của GG, chứa g(U)g(U), vào FF. Ánh xạ hợp thành f∘gf \circ g là giải tích trong UU. Hơn nữa giả sử rằng 0∈U0 \in U và g(0)=0g(0) = 0. Khi đó khai triển của f∘gf \circ g thành chuỗi lũy thừa tại 00 thu được bằng cách thay, trong khai triển của ff tại 00, chuỗi lũy thừa khai triển của gg tại 00 (3.1.9).

3.2.8. Cho F1,…,FmF_1, \ldots, F_m là các không gian đa định chuẩn tách được và uu là một ánh xạ đa tuyến tính liên tục từ F1×⋯×FmF_1 \times \cdots \times F_m vào FF. Cho UU là một tập hợp mở của EE và fi∈Cω(U;Fi)f_i \in \mathscr{C}^\omega(U; F_i). Hàm u(f1,…,fm)u(f_1, \ldots, f_m) là giải tích, và khai triển của nó thành chuỗi lũy thừa tại một điểm a∈Ua \in U là chuỗi u((f1)a,…,(fm)a)u((f_1)_a, \ldots, (f_m)_a) (3.1.8).

3.2.9. Giả sử FF gần đầy đủ. Cho f∈H(E1,…,En;F)f \in \mathscr{H}(E_1, \ldots, E_n; F); hàm x↦f(x)x \mapsto f(x) (3.1.7) là giải tích trong tập hợp mở C(f)C(f), miền hội tụ ngặt của ff. Nếu n=1n = 1 và nếu ∥a∥<ρ(f)\|a\| < \rho(f), thì bán kính hội tụ ngặt của khai triển của ff thành chuỗi lũy thừa tại aa ít nhất bằng ρ(f)−∥a∥\rho(f) - \|a\|. Nếu ρ(f)=+∞\rho(f) = + \infty, thì người ta nói rằng ff là một hàm nguyên.

3.2.10. Giữ lại các giả thiết của 3.2.9. Nếu K=CK = \mathbf{C}, các kết quả của 3.2.9 vẫn còn đúng nếu thay C(f)C(f) bởi C~(f)\tilde{C}(f) và ρ(f)\rho(f) bởi ρ~(f)\tilde{\rho}(f) (với n=1n = 1). Nếu K=RK = \mathbf{R}, hàm x↦f(x)x \mapsto f(x) là giải tích trong C~(f)\tilde{C}(f).

3.2.11. Giả sử rằng Ei=KE_i = K với 1≤i≤n1 \leq i \leq n. Cho UU là một tập mở của KnK^n và f∈Cω(Kn;F)f \in \mathscr{C}^\omega(K^n; F). Nếu 0∈U0 \in U và nếu f0=∑αXαcαf_0 = \sum_\alpha X^\alpha c_\alpha là khai triển thành chuỗi lũy thừa của ff tại 00, thì khai triển thành chuỗi lũy thừa của Δαf\Delta^\alpha f tại 00 được viết (sau khi đồng nhất Pα(Kn;F)P_\alpha(K^n; F) với FF):

(Δαf)0=∑β((α,β))Xβcα+β. (\Delta^\alpha f)_0 = \sum_\beta ((\alpha, \beta)) X^\beta c_{\alpha + \beta}.

Đặc biệt, với 1≤i≤n1 \leq i \leq n và với x∈C(f0)x \in C(f_0), ta có:

∂if(x)=∑α(αi+1)xαcα+ei. \partial_i f(x) = \sum_\alpha (\alpha_i + 1) x^\alpha c_{\alpha + e_i}.

3.3 Hàm chỉnh hình

Trong số này, giả sử rằng K=CK = \mathbf{C}.

3.3.1. Giả sử FF là gần đầy đủ. Cho UU là một tập mở của EE và ff là một ánh xạ từ UU vào FF. Các điều kiện sau là tương đương: (i) ff là chỉnh hình; (ii) ff khả vi; (iii) ff bị chặn địa phương và, với mọi a∈Ua \in U và h∈Eh \in E, hàm t↦f(a+th)t \mapsto f(a + th), được xác định trong một lân cận mở của 00 trong C, là chỉnh hình; (iv) ff bị chặn địa phương và với mọi dạng tuyến tính liên tục uu trên FF, hàm nhận giá trị trong C\mathbf{C} u∘fu \circ f là chỉnh hình; (v) ff liên tục và bị chặn địa phương và tồn tại một tập hợp toàn phần HH của đối ngẫu của FF sao cho u∘fu \circ f là chỉnh hình với mọi u∈Hu \in H.

Khi EE hữu hạn chiều (tương ứng khi FF là một không gian Banach), các điều kiện này còn tương đương với các điều kiện (iii'), (iv') hoặc (v') (tương ứng (iv') hoặc (v')) thu được từ (iii), (iv) hoặc (v) (tương ứng từ (iv) hoặc (v)) bằng cách bỏ giả thiết "ff bị chặn địa phương".

3.3.2. Giả sử FF là gần đầy đủ. Cho UU là một tập mở của EE và (fn)(f_n) là một dãy các ánh xạ chỉnh hình từ UU vào FF, có tính chất sau: (W) Mọi điểm của UU đều có một lân cận trong đó dãy (fn)(f_n) hội tụ đều. Khi đó giới hạn ff của dãy (fn)(f_n) là chỉnh hình, dãy các đạo hàm (Dfn)(Df_n) (nhận giá trị trong không gian gần đầy đủ L(E;F)\mathscr{L}(E; F)) có tính chất (W), và DfDf là giới hạn của (Dfn)(Df_n).

3.3.3. Cho U là một tập mở của E và f là một ánh xạ chỉnh hình từ U vào F, giả thiết là gần đầy đủ. Cho R=(Ri)∈(R+∗)nR = (R_i) \in (\mathbf{R}_+^*)^n và giả sử rằng đa cầu B(R) được chứa trong U và rằng f bị chặn trên B(R). Khi đó, với mọi α∈Nn\alpha \in \mathbf{N}^n và mọi x=(xi)∈B(R)x = (x_i) \in B(R):

Δαf(0)(x)=∫01⋯∫01f(e(θ1)x1,…,e(θn)xn)e(−α1θ1−⋯−αnθn) dθ1…dθn \Delta^\alpha f(0)(x) = \int_0^1 \cdots \int_0^1 f(e(\theta_1)x_1, \ldots, e(\theta_n)x_n)e(-\alpha_1\theta_1 - \cdots - \alpha_n\theta_n)\ d\theta_1 \ldots d\theta_n

(trong đó e(θ)=exp⁡2πiθe(\theta) = \exp 2\pi i \theta).

Hơn nữa, cho γ\gamma là một nửa chuẩn liên tục trên F và M là cận trên của ∥f(x)∥γ\|f(x)\|_\gamma với ∥xi∥=Ri\|x_i\| = R_i. Khi đó ∥Δαf(0)(x)∥γ≤M\|\Delta^\alpha f(0)(x)\|_\gamma \leq M với mọi x∈B(R)x \in B(R) và ∥Δαf(0)∥γ≤MR−α\|\Delta^\alpha f(0)\|_\gamma \leq MR^{-\alpha}. Sau cùng, miền hội tụ của khai triển chuỗi của f tại 0 chứa phần trong của đa cầu B(R).

3.3.4. Giữ lại các giả thiết của 3.3.3 và giả sử thêm rằng Ei=CE_i = \mathbf{C}. Cho ∑αXαcα\sum_{\alpha} X^\alpha c_\alpha là khai triển chuỗi của f tại 0. Ta có:

cα=R−α∫01⋯∫01f(e(θ1)R1,…,e(θn)Rn)e(−α1θ1−⋯−αnθn) dθ1…dθn c_\alpha = R^{-\alpha}\int_0^1 \cdots \int_0^1 f(e(\theta_1)R_1, \ldots, e(\theta_n)R_n)e(-\alpha_1\theta_1 - \cdots - \alpha_n\theta_n)\ d\theta_1 \ldots d\theta_n

và:

∥cα∥γ≤R−αsup⁡x∈B(R)∥f(x)∥γ \|c_\alpha\|_\gamma \leq R^{-\alpha} \sup_{x \in B(R)} \|f(x)\|_\gamma

(“bất đẳng thức Cauchy”). Miền hội tụ ngặt của chuỗi ∑αXαcα\sum_{\alpha} X^\alpha c_\alpha chứa phần trong của B(R).

3.3.5. Giả sử E hữu hạn chiều và F gần đầy đủ. Cho f là một ánh xạ chỉnh hình từ E vào F. Khi đó tồn tại trong H(E;F)\mathscr{H}(E; F) một và chỉ một chuỗi f0f_0, có bán kính hội tụ vô hạn (đối với mọi chuẩn trên E), sao cho f(x)=f0(x)f(x) = f_0(x) với mọi x∈Ex \in E.

3.3.6. Nếu f là một ánh xạ chỉnh hình từ E vào F sao cho f(E)f(E) bị chặn, thì hàm f là hằng (“định lý Liouville”).

3.3.7. Ta giả sử rằng E≠0E \neq 0. Cho f là một ánh xạ chỉnh hình từ một tập mở U của E vào F. Cho a là một điểm của U và γ\gamma là một nửa chuẩn liên tục trên F. Với mọi lân cận V của a, được chứa trong U, tồn tại x∈V,x≠ax \in V, x \neq a, sao cho:

∥f(a)∥γ≤∥f(x)∥γ. \|f(a)\|_\gamma \leq \|f(x)\|_\gamma.

Nếu hơn nữa F=CF = \mathbf{C} và nếu f không hằng trong một lân cận của a, thì ta có ∣f(a)∣<sup⁡x∈V,x≠a∣f(x)∣|f(a)| < \sup_{x \in V, x \neq a} |f(x)| và ánh xạ f là mở trong một lân cận của a.

Sau cùng, cho B là một tập mở bị chặn mà bao đóng của nó được chứa trong U và cho B' là biên của nó. Ta có:

sup⁡x∈B‾∣f(x)∣=sup⁡x∈B′∣f(x)∣ \sup_{x \in \overline{B}} |f(x)| = \sup_{x \in B'} |f(x)|

(“nguyên lý cực đại”).

3.3.8. Giả sử E hữu hạn chiều. Cho U là một tập mở của E, S là một không gian con vectơ của E có đối chiều ≥2\geq 2 và ff là một ánh xạ chỉnh hình từ U∩(E−S)U \cap (E - S) vào F. Khi đó f kéo dài được bằng liên tục thành một ánh xạ chỉnh hình từ U vào F.

3.3.9. Giả sử rằng E=CE = \mathbf{C} và cho 0≤λ<μ≤+∞0 \leq \lambda < \mu \leq +\infty. Cho ff là một ánh xạ chỉnh hình từ tập mở U={z∈C∣λ<∣z∣<μ}U = \{ z \in \mathbf{C} | \lambda < |z| < \mu \} vào F. Tồn tại một và chỉ một họ (an(f))n∈Z(a_n(f))_{n \in \mathbf{Z}} các phần tử của F sao cho, với mọi tập compact H của U, họ (an(f)zn)n∈Z(a_n(f)z^n)_{n \in \mathbf{Z}} là cộng được đều với tổng là f(z)f(z) khi zz chạy trên H (“khai triển Laurent”).

Giả sử hơn nữa rằng λ=0\lambda = 0. Cấp của ff tại điểm x=0x = 0 được định nghĩa là cận dưới lớn nhất (hữu hạn hoặc vô hạn) của tập hợp các số nguyên nn sao cho an(f)≠0a_n(f) \neq 0. Nếu tồn tại một lân cận V của 0 sao cho ff bị chặn trong V−{0}V - \{0\}, thì ff có cấp 0 tại điểm x=0x = 0 và kéo dài được bằng liên tục thành một hàm chỉnh hình trên tập mở ∣z∣<μ|z| < \mu. Cho pp là một số nguyên >0> 0; nếu ff có cấp −p-p tại điểm x=0x = 0, thì người ta nói rằng 0 là một cực bậc pp của ff.

3.3.10. Giả sử rằng E=CE = \mathbf{C} và rằng F được trang bị chuẩn. Gọi ff là một ánh xạ chỉnh hình từ đĩa đơn vị mở U của E vào F, sao cho f(0)=0f(0) = 0 và đặt M=sup⁡z∈U∥f(z)∥M = \sup_{z \in U} \|f(z)\|. Khi đó ∥f(z)∥≤M⋅∣z∣\|f(z)\| \leq M \cdot |z| với mọi z∈Uz \in U ("bổ đề Schwarz").

3.4. Hàm giải tích thực

Giả sử rằng K=RK = \mathbf{R}.

3.4.1. Cho U là một tập hợp mở của E và ff là một ánh xạ từ U vào F, giả sử F là quasi-đầy đủ.

Các điều kiện sau là tương đương: (i) ff là giải tích. (ii) ff thuộc lớp C∞C^\infty và, với mọi a∈Ua \in U, tồn tại một lân cận VaV_a của aa và một số thực MM sao cho, với mọi nửa chuẩn liên tục γ\gamma trên F, tồn tại một hằng AγA_\gamma sao cho ta có

∥Δαf(x)∥γ≤AγM∣α∣với mọi x∈Va vaˋ mọi α∈Nn. \|\Delta^\alpha f(x)\|_\gamma \leq A_\gamma M^{|\alpha|} \quad \text{với mọi } x \in V_a \text{ và mọi } \alpha \in \mathbf{N}^n.

3.4.2. Cho U là một tập hợp mở của E và ff là một ánh xạ từ U vào F. Nếu F là quasi-đầy đủ, và nếu đối ngẫu mạnh F′F' của nó là một không gian Baire, thì ff là giải tích khi và chỉ khi u∘fu \circ f là giải tích với mọi u∈F′u \in F'.

Machine translation of the English, by gpt-5.4, against glossary version 34. Not checked by a person.