Научные статьи
О гармоничности функции с условием типа Бохера–Кёбе
Н. П. Волчковаa,
В. В. Волчковb a ФГБОУ ВО «Донецкий национальный технический университет»
b ФГБОУ ВО «Донецкий государственный университет»
Аннотация:
Пусть
$B_R$ — открытый шар радиуса
$R$ в
$\mathbb{R}^n$ с центром в нуле,
$B_{0,R}=B_R\backslash \{0\}$ и функция
$f$ гармонична в
$B_{0,R}.$ Если
$f$ имеет нулевой вычет
в точке
$x=0,$ то поток ее градиента через любую сферу, лежащую в
$B_{0,R},$ равен нулю. В данной
работе изучается обратное явление для случая, когда допустимы лишь сферы одного или двух
фиксированных радиусов
$r_1$ и
$r_2.$ Найдено описание класса функций
\begin{equation*}
\mathfrak{H}_r(B_{0,R})=\bigg\{f\in C^{\infty}(B_{0,R}):
\int_{S_{r}(x)} \frac{\partial f}{\partial \mathbf{n}}\, d\omega =0\quad \forall x\in B_{R-r}\backslash
S_{r}\bigg\},
\end{equation*}
где
$r\in (0,R/2),$ $S_r(x)=\{y\in \mathbb{R}^n: |y-x|=r\},$ $S_r=S_r(0).$ Доказано, что если
$r_1/r_2$ не является отношением нулей функции Бесселя
$J_{n/2}$ и
$f\in(\mathfrak{H}_{r_1}\cap\mathfrak{H}_{r_2})(B_{0,R}),$ то функция
$f$ является гармонической в
$B_{0,R}$ и
${\mathrm{Res}}\, (f,0)=0.$ Этот результат нельзя существенно усилить. А именно, если
$r_1/r_2 =\alpha/\beta,$ где
$J_{n/2}(\alpha)=J_{n/2}(\beta)=0,$ или
$R< r_1+r_2,$ то существует
негармоническая в
$B_{0,R}$ функция
$f\in C^{\infty}(B_{R})$ такая, что
\begin{equation*}
\int_{S_{r_j}(x)} \frac{\partial f}{\partial \mathbf{n}}\, d\omega =0,\quad x\in B_{R-r_j},\quad j\in \{1;2\}.
\end{equation*}
Кроме того, условие
$f\in C^{\infty}(B_{0,R})$ нельзя заменить, вообще говоря, требованием
$f\in
C^{s}(B_{R})$ при произвольном фиксированном
$s\in \mathbb{N}.$
Ключевые слова:
гармонические функции, условие Бохера–Кёбе, сферические гармоники, множества Помпейю
УДК:
517.5
MSC: 31B05,
33C10,
33C55 Поступила в редакцию: 16.01.2024
Принята в печать: 07.06.2024
DOI:
10.20310/2686-9667-2024-29-146-125-137