Lexikon der Mathematik: normale Familie
normale Funktionenfamilie, eine Menge \( {\mathcal F} \) von holomorphen Funktionen in einer offenen Menge D ⊂ ℂ mit folgender Eigenschaft: Jede Folge (fn) in \( {\mathcal F} \) besitzt eine Teilfolge (fnk), die in D kompakt konvergent ist.
Die Grenzfunktion f von (fnk) ist dann holomorph in D, sie muß im allgemeinen aber nicht zu \( {\mathcal F} \) gehören.
Die Normalität einer Funktionenfamilie \( {\mathcal F} \) ist eine lokale Eigenschaft. Dazu nennt man \( {\mathcal F} \) normal an z0 ∈ D, falls \( {\mathcal F} \) in einer offenen Umgebung von z0 normal ist. Damit gilt folgender Satz.
Eine Familie \( {\mathcal F} \)holomorpher Funktionen in D ist normal in D genau dann, wenn \( {\mathcal F} \)an jedem Punkt z0 ∈ D normal ist.
Ein wichtes Kriterium für Normalität liefert der Satz von Montel (Montel, Satz von).
Eine Familie \( {\mathcal F} \) holomorpher Funktionen in D heißt normal in D im erweiterten Sinne, falls jede Folge (fn) in \( {\mathcal F} \) eine Teilfolge (fnk) besitzt, die in D kompakt gegen eine in D holomorphe Funktion f konvergiert oder in D kompakt gegen ∞ konvergiert, d. h., zu jeder kompakten Menge K ⊂ D und jedem M > 0 gibt es ein N = N(K, M) ∈ ℕ mit |fnk (z)| ≥ M für alle k ≥ N und alle z ∈ K.
Einige Beispiele:
- Es sei \( {\mathcal F} :=\{{f}_{n}:n\in {\mathbb{N}}\}\) mit fn(z) := zn. Dann ist \( {\mathcal F} \) ist normal in ℂ = {z ∈ ℂ : |z| < 1} und normal im erweiterten Sinne in \({\mathbb{C}}\backslash \bar{{\mathbb{E}}}\).
- Es sei \( {\mathcal F} :=\{{f}_{n}:n\in {\mathbb{N}}\}\) mit fn(z) := n. Dann ist \( {\mathcal F} \) normal im erweiterten Sinne in ℂ.
- Es sei \( {\mathcal F} :=\{{f}_{n}:n\in {\mathbb{N}}\}\) mit fn(z) := nz. Dann ist \( {\mathcal F} \) normal im erweiterten Sinne in ℂ \ {0}.
- Es sei \( {\mathcal F} :=\{{f}_{n}:n\in {\mathbb{N}}\}\) mit \({f}_{n}(z):=\frac{z}{n}\). Dann ist \( {\mathcal F} \) normal in ℂ.
- Es sei D ⊂ ℂ eine offene Menge, M > 0, und \( {\mathcal F} \) die Menge aller in D holomorphen Funktionen mit |f(z)| ≤ M für alle z ∈ D. Dann ist \( {\mathcal F} \) normal D.
- Es sei \( {\mathcal F} \) eine Menge holomorpher Funktionen in ℂ, und für \(f\in {\mathcal F} \) sei
\begin{eqnarray}f(z)=\mathop{\sum ^{\infty }}\limits_{n=0}{a}_{n}(f){z}^{n}\end{eqnarray} die Taylor-Reihe von f um 0. Dann gilt: \( {\mathcal F} \) ist normal in ℂ genau dann, wenn es eine Folge (Mn) positiver Zahlen gibt mit\begin{eqnarray}\mathop{\mathrm{lim}\sup }\limits_{n\to \infty }{M}_{n}^{1/n}\le 1\end{eqnarray} und |an(f)| ≤ Mn für alle n ∈ ℕ0 und alle \(f\in {\mathcal F} \). - Es sei G ⊂ ℂ ein Gebiet, M > 0, und \( {\mathcal F} \) die Familie aller holomorphen Funktionen in G derart, daß
\begin{eqnarray}\mathop{\iint }\limits_{G}|f(z){|}^{2}dxdy\le M.\end{eqnarray}
Eine Familie \( {\mathcal F} \) meromorpher Funktionen in D heißt normal in D, falls jede Folge (fn) in \( {\mathcal F} \) eine Teilfolge (fnk) besitzt, die in D kompakt konvergent ist. Hierbei ist fn als stetige Funktion \({f}_{n}:D\to \hat{{\mathbb{C}}}\) aufzufassen, und die Konvergenz von (fnk) ist bezüglich der chordalen Metrik auf \(\hat{{\mathbb{C}}}\) zu verstehen.
Die Grenzfunktion f von (fnk) ist dann meromorph in D oder f(z) ≡ ∞; sie muß im allgemeinen aber nicht zu \( {\mathcal F} \) gehören. Ein wichtiges Kriterium für Normalität einer Familie meromorpher Funktionen liefert der Satz von Marty (Marty, Satz von).
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