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Power series with multiply monotonic sequences of coefficients. - MaRDI portal

Power series with multiply monotonic sequences of coefficients. (Q2581908)

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Power series with multiply monotonic sequences of coefficients.
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    Power series with multiply monotonic sequences of coefficients. (English)
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    1941
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    Die reelle Folge \(a_n\) heiße \(k\)-fach monoton, wenn die Differenzen \[ \varDelta^{(\nu)}a_n=a_n-\binom{\nu}1a_{n+1}+\binom{\nu}2 a_{n+2}\cdots+(-1)^\nu\binom{\nu}{\nu}a_{n+\nu} \] nicht negativ sind für \(\nu = 0, 1,\ldots, k\); \(n = 0, 1, 2,\ldots\) Nach \textit{L. Fejér} (Trans. Amer. math. Soc. 39 (1936), 18-59; Acta Litt. Sci. Univ. Szeged, Sect. Sci. math. 8 (1936), 89-115; F. d. M. \(62_{\text I}\), 326; \(63_{\text I}\), 249) gilt: A. Die Folge \(a_n\) sei vierfach monoton. Dann ist das Funktionselement \(f(z) = \sum\limits_{n=0}^\infty a_nz^n\) regulär und schlicht für \(|z| < 1\). Die Behauptung braucht nicht mehr richtig zu sein, wenn \(a_n\) einfach monoton ist (Gegenbeispiel: \(f(z) =1+z+z^2\)). Verf. erledigt nun die Fälle \(k=2\) und \(k=3\): B. Die Behauptung von Satz A gilt auch noch, wenn \(a_n\) nur dreifach monoton ist. C. Die Behauptung von Satz A braucht nicht mehr zu gelten, wenn \(a_n\) nur zweifach monoton ist. Der Beweis von B stützt sich auf die Darstellung \[ f(z) =\sum_{n=0}^\infty\varDelta^{(3)}a_ns_n(z)+(1-z)^{-1}\lim_{n\to\infty}a_n \quad \text{mit} \quad s_n(z) = \sum_{\mu=0}^n \binom{n+2-\mu}2 z^\mu \] und gewisse Ungleichungen für den Real- und Imaginärteil von \(s_n(e^{i\varphi}) = x_n(\varphi)+iy_n(\varphi)\). Diese Ungleichungen lauten (\(n\geqq 1\)): \(y_n(\varphi)>0\) für \(0<\varphi<\pi\); \(x_n'(\varphi)<0\) für \(0<\varphi\leqq\varphi_0\); \(y_n'(\varphi)<0\) für \(\tfrac12\pi<\varphi\leqq\pi\); \(x_n(\varphi_1)>x_n(\varphi_2)\) für \(0\leqq\varphi_1\leqq\tfrac12\pi\), \(\varphi_0\leqq\varphi_2\leqq\pi\). Dabei ist \(\varphi_0\) bestimmt durch \(\sin^2\frac12\varphi_0=0{,}7\); \(\frac12\pi<\varphi_0<\pi\). \(C\) wird durch Angabe eines Gegenbeispiels (vom Verf. schon im Jahr 1936 brieflich an \textit{L. Fejér} mitgeteilt) bewiesen. Einen anderen Beweis von C hat \textit{S. Sidon} (Acta Univ. Szeged, Acta Sci. math. 9 (1940), 244-246; F. d. M. 66, 329) angegeben.
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