次调和函数(subharmonic)是數學上對函數的一種分類,常用在偏微分方程、複變分析及位勢論中。
次调和函数類似單變數的凸函数。若一凸函数和一線段相交於二點,在這二點內凸函数的圖形會在線段的下方。相似的,若在次调和函数在球邊界上的值不大於调和函数的值,則若在次调和函数在球內的值也不大於调和函数的值。
若將以上的「不大於」改為「不小於」,就可以定義過調和函數(Superharmonic)。過調和函數其實就是次调和函数的加法逆元,因此有關次调和函数的性質都可以轉換為過调和函数的對應性質。
正式定義
次調和函數的正式定義可以表示如下。令G是欧几里得空间 \R^n的子集,且令
\varphi \colon G \to \R \cup \{ - \infty \}
為上半連續函數。則\varphi 稱為次調和函數,若針對所有G內,球心為x,半徑為r的閉球\overline{B(x,r)},以及閉球\overline{B(x,r)}內的實值连续函数h,在B(x,r)上為调和函数,且在B(x,r)邊界\partial B(x,r)上的每一個y,都可以使\varphi(y) \leq h(y)成立。也就可以得到\varphi(y) \leq h(y)在所有y \in B(x,r)都成立。
若函數u為次調和函數,則函數-u即為過調和函數。
性質
- 一函數為调和函数当且仅当其為次调和函数且是過调和函数。
- 若\phi在\R^n內的开集G中為C2(二次連續可微),則\phi為次調和函數当且仅当在G內 \Delta \phi \geq 0成立,其中\Delta為拉普拉斯算子。
- 次調和函數的最大值在其內部的條件是該函數為常數,此為,王過,次調和函數的最小值可以在其內部。
- 次調和函數形成凸锥,也就是說,次調和函數正係數的線性組合,仍為次調和函數。
- 二個次調和函數的也是次調和函數。
- 次調和函數的遞減級數的極限也是次調和函數。
*在一般的拓樸下,次調和函數不一定是連續的。不過可以引進使其連續。
相關條目
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腳註
參考資料
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