Pure Mathematics 理论数学, 2013, 3, 282-288 http://dx.doi.org/10.12677/pm.2013.34043 Published Online July 2013 (http://www.hanspub.org/journal/pm.html) A Class of Univalent Biharmonic Mappings* Jinjing Qiao 1, Ch ao Wan g2 1College of Mathematics and Computer Science, Hebei University, Baoding 2The Teacher Training School of Baoding, Baoding Email: mathqiao@126.com, 3487170@qq.com Received: May 22nd, 2013; revised: Jun. 11th, 2013; accepted: Jun. 18th, 2013 Copyright © 2013 Jinjing Qiao, Chao Wang. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: The main aim of this paper is to discuss univalent sense-preserving biharmonic mappings in the unit disk. As a generalization of starlike biharmonic mappings and convex biharmonic mappings, a family of univalent sense-preserving biharmonic mappings 0 ,,, BH U k is given, and it is also given a sufficient condition for a biharmonic mapping in 0 ,,,k BH U by using a coefficients inequality. Moreover, it is proved that this coefficients inequality is a characterization of biharmonic mappings in the subclass of that with negative coefficients. 0 ,,, BH U k Keywords: Univalent Biharmonic Mapping; Starlikeness; Convexity 单叶双调和映射类* 乔金静 1,王 超2 1河北大学数学与计算机学院,保定 2保定市教师进修学校,保定 Email: mathqiao@126.com, 3487170@qq.com 收稿日期:2013 年5月22 日;修回日期:2013 年6月11 日;录用日期:2013 年6月18 日 摘 要:本文主要研究单位圆盘上单叶保向的双调和映射。作为星形双调和映射和凸双调和映射的推 广,给出了一个单叶保向的双调和映射类 0 ,,, BH U k k ,利用系数不等式给出了双调和映射属于 的一个充分条件,且进一步证得此系数不等式是 0 ,,, BH U 0 ,,, BH U k的具有负系数的子类 的特征。 关键词:单叶双调和映射;星形性;凸性 1. 引言 复平面内区域 D上的四次连续可微函数 F uiv 是双调和的当且仅当 F 是调和的,即 。单连 通区域 D上的双调和映射具有表达式 0F 2 F zG H , 其中 和 G H 是D上的复值调和映射,参考[1,2]。而且, 和G H 可以表示为 *资助信息:国家自然科学基金数学天元基金(No. 11226092)和河北省自然科学基金青年科学基金(No. A2013201104)。 Copyright © 2013 Hanspub 282 乔金静,王超 单叶双调和映射类 11 Ghg ,22 H hg , 这里, 121 ,, g gh和在 D上解析,参考[3,4]。如果对于 2 h /0zD,有 22 0 Fz z J zFz Fzp 就称双调和映射 F 是保向的。在许多物理问题特别是在流体动力学和弹性问题中提出了双调和映射,且它在工 程学和生物学中有许多重要的应用,参考[5-7]。这篇文章我们考虑单位圆盘 :1Uzz 上的双调和映射。 对于解析函数,Goodman 首次考虑一致凸函数,参考[8]。作为一直凸函数的推广,一致凸函数类由 Kanas 和Wisniowska 给出定义([9])。随后,他们讨论了 一致星形函数。在文[10]中,作者给出了 0 k 0 k 阶 一致凸函数 和 0 k 阶 一致星形函数。最近,作者讨论了 一致凸函数的一个具有非负函数的子类U,推广了一 致凸函数的相关结果,参考[11]。本文的主要目的是介绍双调和映射的一个子类 ,把文[11]的结 果推广到双调和映射的情形。 0 k0 k ,, 0 , k 0 , k ,,U BH 下面,给出一些概念。 在文[2]中,作者研究了线性复算子 zz Lfzzf zzfz的性质,这里 1 f C 。算子 保持调和性和双 调和性,且在星形性和凸性的定义中得到应用。 L 定义 1:设 f 是单叶保向的调和映射,满足 001 z ff 0 。如果对于 0z , Re01 , Lf z fz 那么就称 f 是 阶星形的,记作 H fS 。 定义 2:设 f 是单叶保向的调和映射,满足 001 z ff 0 ,且 0z 时, 0Lf z。如果对于 0z , Re0 1 Lf z fz 那么就称 是 f 阶凸的,记作 H fK 。 阶星形和 阶凸的调和映射的性质参见[12-14]。当 0 时,我们得到了星形调和映射和凸调和映射。 定义 3:设 F 是单叶保向的双调和映射,满足 001 z FF 0 。如果对于 , 0z 00 Re1,0, 01 LF zLF z kk Fz Fz (1) 那么就称 F 是 阶 一致星形的双调和映射。 0 k 在不等式(1)中,令,得到 00k 阶星形双调和映射的定义式,记这类双调和映射为 BH S 。在定义 3 中,当 F 是调和映射时,得到 阶 一致星形调和映射,此类映射记为 0 k 0, H SDk 。 定义 4:设F是单叶保向的双调和映射,满足 001 z FF 0 ,且 0z 时, 。如果对于 0LFz0z 00 Re1,0, 01 LLF zLLF z kk LF zLF z 那么就称 F 是 阶 一致凸的双调和映射。 0 k 设 0, H KDk 为 阶一致凸的调和映射类。定义 3和定义 4是[15]中相应定义的推广。 0 k 下面我们给出一个双调和映射类,从而把[11]中的解析函数类推广到双调和映射情形。 定义 5:设 22 112 2 2 11 21 nn nn nn nn nnn n F z zGzHz zhzgzhzgz zczdzzazbz (3) Copyright © 2013 Hanspub 283 乔金静,王超 单叶双调和映射类 是单叶保向的双调和映射,且设 ˆ1 F zLLFzLF zFz , 时, ˆ0Fz 这里 01 ,01 , 。如果 00k0z ,且有 0 ˆˆ Re 1 ˆˆ LF zLF z k Fz Fz , 就称 F 属于双调和映射类 。 直接计算得到 0 ,,, BH Uk 2211 1 2 211 1 222 2 2222 2 11 ˆ() 1 2 1 1 21 1111 1 nn nn nn Fzzzh zzhzh z zg zzg z zgz zhz zhzhz zgzzgz gz zn nczn ndz nn 1 1 1 11 n n n n n n az nn bz 设 为单叶双调和映射的子类, 中的元素 2 T2 T 22 22 112 2211 1 nn n nn n nnn n n n F z zGzHz zhzgzhzgzzazbzzczzdz 满足,。 的子类 0, 0, 0,0 nnn n abcd 2n且1 0,bc1 1 0, 0d 2 T 0 221 :0TFTc 设 是单叶函数类, 中的元素具有形式S S 2 n nn f zz az 。 的子类 0 2. 主 这节我们给出双调和映射属于 的充分条件及其子类 S 02 :, n nn n TfSfzzaza 要结果 0 ,,, BH Uk 02 ,,, BH Uk T的特征。 定理 1:形如(2)的单叶保向的双调和映射 属于类 0 ,,, BH Uk F 的充分条件是 00 00 1 00 2 1 111111 11 n n n n n n nkknnc nkknnd nk kb 1n 00 11111 n nk knnan n (3) 反之,如果 02 ,,, BH F Uk T,其中 12 max 0,1 ,那么(3)式成立。 Copyright © 2013 Hanspub 284 乔金静,王超 单叶双调和映射类 证明:设单叶保向的双调和映射F满足(3)。因为对于 0z , 00 00 1 1 0 0 1 22 111111 111111 11 1 11 n n n n n n n nn n znkknnc nkknnd nkknna nkknnb nndz nn 00 2n 11 111 1 n nn znncz 21 1111 ˆ 1 nn nn nn azn nbz Fz 故 时,。 下面要证,对于 , 0z ˆ0Fz 0z 0 ˆˆ Re 1 ˆˆ LF zLFz k Fz Fz 。 上述不等式等价于 00 ˆ Re1 ee ˆii LF zkk Fz (4) 对于每个 都成立。 设 。从而(4)等价于 0,2 00 ˆˆˆ 1e e ii GzLF zkkFz ˆˆ ˆˆ 11Gz FzGz Fz 。 由于 0 2 11 21 2 01 ˆˆˆˆˆ ˆ 1e1 1111 1 11 111 1 e11111 i n nn nn nn nn nn in n n GzLF zkLF zFzFz zn nnn nndz nnn aznnnbz zkn nnczn nn Fz 1 n cz 1 021 2 00 1 2 00 1 00 2 00 1 e111111 21111 1111 111 1 11 n n n inn nn nn n n n n n n n n n dz knnn aznnn bz znkknncz nkknnd z nkknnaz nkk 1 11 n n n nn bz Copyright © 2013 Hanspub 285 乔金静,王超 单叶双调和映射类 且有 0 2 1 12 2 0 1 1 ˆˆ 1 ˆˆˆˆ 1 11 1 11 1111 11 1e111 11 i n n n nn nn nn ni n n n n Gz Fz LF zkeLF zFzFz znn ncz nnn dznnn az nnn bzzknnn nn n n cz 0 1 2 1 3 2 100 2 2 00 1 00 2 0 1e[111 11 1 1111 11(1)()1 111 1 1 ni n n n n n n n n n n n n n n n n n dz knnnaz nn nbz zcznkknncz nkknndz nkknna z nk 0 1 11 1n n n knn bz 利用(3),我们有 2 00 1 2 00 1 00 2 00 1 ˆˆ ˆˆ 11 222111 21 11 211 1 111 0 n n n n n n n n n n n n GzFzGzFz znkknncz nkknndz nkknna z nkknnb z , 这等价于 0 ˆˆ Re 1 ˆˆ LF zLF z k Fz Fz 反之,假设 02 ,,, BH F Uk T ,其中 12 max 0,1 。令 0, 1zrr 。那么由(4)可得 0 ˆˆˆˆ eRe Re 0 ˆ i LF rFrkLFrFrAr Cr Fr (5) Copyright © 2013 Hanspub 286 乔金静,王超 单叶双调和映射类 这里 1 1 0 1 1 0 1 1 0 2 1 0 1 1e11 e1 11 e1 11 e1 11 in n n in n n in n n in n n A rnknnn nknn ndr nknnnar nknn nbr cr 11 11 11 21 11 11 1 1111 nn nn nn nn nn nn Crn ncrn ndr nnar nnbr Re ee1 ii ,从而 因为 1n 0 1 1 0 1 1 0 2 1 0 1 Re11 11 )11 1 11 1 11 1 n n n n n n n n n n n A rBrkn ncr nknn ndr nknn nar nknn nbr 因此,由(5)可得 n n 0 Br Cr (6) 若(3)式不成立,那么当 r充分接近于 1时,(6)式的分子 Br是负的。从而存在 0,1zr,使得 00 0 0 0 Br Cr , 这与(6)式矛盾。故不等式 成立。定理证毕。 在定理 1中取 (3) 0, 0 ,则对于调和映射 f ,有如下推论。 推论 1:设 21 nn nn nn f zz azbz 是单叶保向的调和映射,且满足 00 00 21 11 nn nn nk kank kb1 , (7) 则f 0, H SDk 。 反之,如果 00 , H f SDk T ,那么不等式(7)成立。 注1:在推论1中,若 ,即,得到了 1H ST fS 01 n bn ,可得[15,定理 2.1];若令 00k 中元 素的特征,参考[12]。 推论 2:设 21 nn nn nn f zz azbz 是单叶保向的调和映射。若 满足 f 00 00 21 11 nn nn nnk kannk kb1 (8) 则 0, H fKDk 。 00 , H f KDk T ,那么(8)式成立。 反之,如果 Copyright © 2013 Hanspub 287 乔金静,王超 单叶双调和映射类 Copyright © 2013 Hanspub 288 注2:在推论 2中,设 fS ,则可得[15,定理 2.2]。 推论 3:([11,定理 1])设 0 2 n n n f zz azT 。如果 1 00 2 11 n nk k 1 n n na 0 ,,, f Uk 那么 。 参考文献 (References) Z. 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