Vol. XVIII, No 1, Junio (2010) Matemáticas: 8388 Matemáticas: Enseñanza Universitaria c Escuela Regional de Matemáticas Universidad del Valle - Colombia Acotación uniforme de los operadores de Toeplitz que actúan en espacios de Bergman con peso Ernesto Prieto S. Universidad Tecnológica de Pereira Recibido Feb. 19, 2010 Aceptado Abr. 21, 2010 Abstract In this paper we give conditions for a family Ta of Toeplitz operators with continuous radial symbol on weighted Bergman spaces A2h (C) to be uniformly bounded. Keywords: Bergman space, uniform boundedness, Toeplitz operator MSC(2000): 47B35,30A31 Resumen En este artículo damos condiciones para que una familia Ta de operadores de Toeplitz, con símbolo radial continuo, en un espacio de Bergman con peso A2h (C), sea uniformemente acotado. Palabras y frases claves: Espacio de Bergman, acotación uniforme, operador de Toeplitz 1 Introducción Los operadores de Toeplitz han sido ampliamente estudiados para diversos dominios. En el caso del espacio de Bergman A2 (D) donde D es el disco unitario N. L.Vasilievski [9] demostró que el operador de Toeplitz con símbolo radial es unitariamente equivalente a un operador de multiplicación. En [10] para el caso de símbolos radiales se estudia el comportamiento de diferentes propiedades (Acotacion, compacidad, propiedades espectrales, etc.) de los operadores de Toeplitz (λ) Ta D, actuando en los espacios de Bergman con peso en dependencia del parámetro cuando λ → +∞ λ A2λ (D) sobre el disco unitario y se compara el comportamiento del límite con las correspondientes propiedades del símbolo inicial a. n Para un estudio en la bola de C se puede ver [8]. En [6] usando el metodo de cuantización de Berezin en la 2-esfera se dan los detalles de la construcción de los campos vectoriales hamiltonianos, los corchetes de Poisson, el operador de Laplace-Beltrami y usando la teoría de Bergman se construye el núcleo de Bergman y se da la forma integral de la proyección de Bergman. Estos conceptos son utilizados en el desarrollo de la teoría de los operadores de Toeplitz y se pueden estudiar en [1]. Nuestro principal objetivo en el presente trabajo es estudiar las condiciones que el símbolo debe satisfacer bajo las cuales la familia de operadores de Toeplitz Ta con símbolo radial actuando en los espacios de Bergman con peso uniformemente acotada . A2h (C) sea E. Prieto 84 2 Acotación uniforme Nos basaremos en el siguiente teorema cuya demostración se puede ver en [6] Teorema 1. Sea a(r) una función del espacio L1 (R+ , (1 + r2 )− 2 dr). Entonces 3 el operador de Toeplítz Ta denido en A2h (C) es unitariamente equivalente al operador de multiplicación γa,N I con γa,N I : l2 (Z+ ) → l2 (Z+ ), y la sucesión γa,N esta dada por Z N n γa,N (n) = 2(N + 1) +∞ a(r)r2n 0 rdr (1 + r2 )N +2 (1) para todo n = 0, 1, 2, .., N. Ahora nuestro objetivo es estudiar las condiciones que el símbolo debe satisfacer bajo las cuales la familia de operadores Ta sea uniformemente acotada. El estudio lo dividimos en los siguientes casos: N 1. Cuando el parámetro de peso 2. Cuando los parámetros N y n tiende a innito y n es jo tienden a innito Para el primer caso la respuesta esta contenida en el siguiente teorema Teorema 2. Si la función B(s) := Rs 0 a(r)dr satisface la desigualdad |B(s)| ≤ const · s, para s ∈ R+ (2) entonces |γa,N (n)| ≤ const n. para todo n = 0, 1, 2, .., N. Demostración. Integrando por partes (2) se tiene +∞ r2n+1 Rs γa,N (n) = 2 (N + 1) N · a (r) dr − N +2 0 2 0 n (1+r2n) R +∞ (2n+1)s 2(N +2)s2n+2 B(s) (1+s2 )N +2 − ds . 2 N +3 0 (1+s ) Aquí B(s) := Rs 0 a(r)dr, γa,N (n) = 2(N + 1) Para n-jo de donde Z +∞ N 2(N + 2)s2n+2 (2n + 1)s2n B(s) − ds. n (1 + s2 )N +3 (1 + s2 )N +2 0 y puesto que el promedio del símbolo a(r) satisface la condición (2) tenemos Z +∞ N 2(N + 2)s2n+3 ds (2n + 1)s2n+1 |γa,N (n)| ≤ const2 (N + 1) + ds. n (1 + s2 )N +3 (1 + s2 )N +2 0 Acotación uniforme de los operadores 85 Las anteriores integrales se pueden calcular en forma exacta usando la función Beta. Por lo tanto |γa,N (n)| ≤ const2(N + 1) N n [(N + 2)B(n + 2, N − n + 1) + 12 (2n + 1)B(n + 1, N − n + 1)] Equivalente Γ(n+2)Γ(N −n+1) N n ((N + 2) Γ(N +3) −n+1) 1) Γ(n+1)Γ(N ). Γ(N +2) |γa,N (n)| ≤ const2(N + 1) + 12 (2n + Es decir N n ((N + (n)!(N −n)! 1) (N +1)! ). |γa,N (n)| ≤ const2(N + 1) + 12 (2n + −n)! 2) (n+1)!(N (N +2)! Finalmente |γa,N (n)| ≤ const[2(n + 1) + (2n + 1)]. Para el segundo caso usaremos el método de Laplace. Teorema 3. Si la función B(s) := vecindad del punto s0 Rs 0 a(r)dr tiene la siguiente forma en una B(s) = B(s0 ) + O|s − s0 |. (3) Entonces |γa,N (n)| ≤ const. para todo n = 0, 1, 2, .., N. Donde la constante no depende de n ni de N. Demostración. De nuevo integrando por partes (2) tenemos Z +∞ N 2(N + 2)s2n+2 (2n + 1)s2n γa,N (n) = 2(N + 1) B(s) − ds. n (1 + s2 )N +3 (1 + s2 )N +2 0 Rs Si la función B(s) := 0 a(r)dr cumple la condición (3) entonces Z +∞ 2(N + 2)s2n+2 (2n + 1)s2n N γa,N (n) = 2(N + 1) B(s0 ) − ds (1 + s2 )N +3 (1 + s2 )N +2 n 0 Z +∞ N s2n+1 s 2n + 1 +4(N +2)(N +1) (B(s) − B(s0 )) − ds. n (1 + s2 )N +2 1 + s2 2s(N + 2) 0 Ahora calculamos la primera integral usando la función Gamma como en el teorema anterior Z +∞ N 2(N + 2)s2n+2 (2n + 1)s2n 2(N + 1) − ds = n (1 + s2 )N +3 (1 + s2 )N +2 0 E. Prieto 86 " Γ(n + 32 )Γ(N − n + 32 ) N = 2(N + 1) (N + 2) n Γ(N + 3) # Γ(n + 21 )Γ(N − n + 32 ) 1 − (2n + 1) 2 Γ(N + 2) 2Γ(N − n + 32 ) 3 1 1 = Γ(n + ) − (n + )Γ(n + ) (N − n)!n! 2 2 2 2Γ(N − n + 32 ) 3 3 = Γ(n + ) − Γ(n + ) = 0. (N − n)!n! 2 2 Por lo tanto Z +∞ N s2n+1 |γa,N (n)| ≤ const(N + 2)(N + 1) (1 + s2 )N +2 n 0 2n + 1 s × − |s − s0 |ds. 1 + s2 2s(N + 2) 2n+1 2(N +2) en la anterior integral (nótese que s2n+1 sando la función de la siguiente forma (1+s2 )N +2 Haciendo k= 0 < k < 1) y expre- s2n+1 s2n+1 = exp log( ) = exp[(2n + 1) log s − (N + 2) log(1 + s2 )] (1 + s2 )N +2 (1 + s2 )N +2 1 = exp[−2(N + 2)( log(1 + s2 ) − k log s)] = exp[−2(N + 2)ϕ(s)]. 2 Aquí ϕ(s) := 1 log(1 + s2 ) − k log s. 2 Siguiendo el método de Laplace hay que calcular el mínimo de la función entonces ϕ0 (s) = s 1 −k . 1 + s2 s Por lo tanto el mínimo esta dado por r s0 = k . 1−k Ahora tomamos las siguientes aproximaciones en una vecindad del punto ϕ(s) ∼ ϕ(s0 ) + ϕ00 (s0 ) s 1 (s − s0 )2 y − k ∼ C1 (s − s0 ). 2 2 1+s s s0 ϕ(s) Acotación uniforme de los operadores Entonces |γa,N (n)| ≤ const(N + 1)(N + 2) Z +∞ × 00 (s e−(N +2)ϕ 87 N −2(N +2)ϕ(s0 ) e n 2 0 )(s−s0 ) (s − s0 )2 ds. 0 Haciendo U = (N + 2)ϕ00 (s0 )(s − s0 )2 en la anterior integral se tiene Z N + 1 N −2(N +2)ϕ(s0 ) +∞ −U 1 |γa,N (n)| ≤ const √ e U 2 dU. e N +2 n 0 Es decir N + 1 N −2(N +2)ϕ(s0 ) 3 |γa,N (n)| ≤ const √ e Γ( ). 2 N +2 n Calculando k −2(N + 2)ϕ(s0 ) = −2(N + 2) log De donde (1 − k) 2 1 k = log (1 − k) 2 k 2 3 e −2(N +2)ϕ(s0 ) (1 − k)N +2 k k(N +2) . (1 − k)k(N +2) 1 (N − n + 23 )N −n+ 2 (n + 12 )n+ 2 = . (N + 2)N +2 Por lo tanto 3 1 (N − n + 32 )N −n+ 2 (n + 12 )n+ 2 Γ(N + 2) |γa,N (n)| ≤ const √ . (N + 2)N +2 N + 2Γ(N − n + 1)Γ(n + 1) Finalmente usando el comportamiento asintótico de la función Gamma √ 1 Γ(z) ≈ z z− 2 e−z 2π para |z| grande, se tiene 3 |γa,N (n)| ≤ const √ (N +2)N + 2 1 1 N +2(N −n+1)N −n+ 2 (n+1)n+ 2 3 1 (N −n+ 23 )N −n+ 2 (n+ 12 )n+ 2 × ≤ const, (N +2)N +2 Referencias [1] Berezin, F.A.: Método de la Segunda Cuantización (En Ruso), Nauka, Moscú, 1965 [2] Krantz, S.: Function Theory of Several Complex Variables, Wadsworth & Brooks, California, 1992 E. Prieto 88 [3] Krantz, S. G.: Partial Dierential Equations and Complex Analysis, CRC Press, Boca Raton, 1992 [4] Kiseliov, A. I. and Krasnov, M. and Makarenko G.: Problemas de Ecuaciones Diferenciales Ordinarias, Instituto Politécnico Nacional, México, D.F., 1990. [5] Lee, J. M.: Introduction to Smooth Manifolds, Springer - Verlag, New York, 2003 [6] Prieto, S.E.: Operadores de Toeplitz en la 2-esfera. Tesis de maestria, CINVESTAV-IPN, Mexico,D.F., 2004 [7] Range, Michael R.: Holomorphic functions and integral representations in several complex variables, Springer-Verlag, New York Inc., 1986 [8] Vasilevski, N. L. and S.Grudsky, A.K.: Toeplitz Operators on the unit ball in Cn ,with radial symbols. Reporte interno 292, Departamento de Matematicas, CINVESTAV del I.P.N, Mexico City., 2001 [9] N. L. Vasilevski, Toeplitz.: Operators on the Bergman Spaces: Inside-thedomain Eects, Contemporary Mathematics, 289,2001, 79-146 [10] Vasilevski, N. L. and S.Grudsky, A.K.: Dynamics of Properties of Toeplitz Operators with Radial Symbols:, Reporte Interno 317,Departamento de Matematicas, CINVESTAV del I.P.N, Mexico City., 2002 Dirección del autor Ernesto Prieto S. Departamento de Matemáticas, Universidad Tecnológica de Pereira, PereiraColombia e-mail: ernespri@utp.edu.co