定義で述べられている集合の図
数学 の多変数複素函数 の理論において、正則領域 (せいそくりょういき、英 : domain of holomorphy )とは、その集合よりも大きい集合に拡張 出来ないような正則函数 がその集合上に存在するという意味において「極大」であるような集合である。
正式に言うと、n 次元複素空間
C
n
{\displaystyle {\mathbb {C} }^{n}}
内のある開集合
Ω
{\displaystyle \Omega }
が正則領域 であるとは、
Ω
{\displaystyle \Omega }
上のすべての正則函数
f
{\displaystyle f}
に対して
f
=
g
{\displaystyle f=g}
を
U
{\displaystyle U}
上で満たす
V
{\displaystyle V}
上の正則函数
g
{\displaystyle g}
が存在するような、空でない開集合
U
⊂
Ω
{\displaystyle U\subset \Omega }
および空でない連結 開集合
V
⊂
C
n
{\displaystyle V\subset {\mathbb {C} }^{n}}
で
V
⊄
Ω
{\displaystyle V\not \subset \Omega }
および
U
⊂
Ω
∩
V
{\displaystyle U\subset \Omega \cap V}
を満たすものが存在しないことを言う。
n
=
1
{\displaystyle n=1}
の場合、すべての開集合は正則領域である。すなわち、その領域の境界 上の至る所で集積 する零点を持つような正則函数を定義することが出来る。そのような境界はしたがって、逆函数の定義域に対する自然境界 でなければならない[要出典 ] 。
n
≥
2
{\displaystyle n\geq 2}
に対しては、ハルトークスの補題 によって、上述の主張は真にはならない。
同値な条件
領域
Ω
{\displaystyle \Omega }
に対して、以下の条件は同値である:
Ω
{\displaystyle \Omega }
は正則領域
Ω
{\displaystyle \Omega }
は正則凸
Ω
{\displaystyle \Omega }
は擬凸
Ω
{\displaystyle \Omega }
はレヴィ凸 。すなわち、ある集合
Γ
{\displaystyle \Gamma }
に対して
S
n
→
S
,
∂
S
n
→
Γ
{\displaystyle S_{n}\rightarrow S,\partial S_{n}\rightarrow \Gamma }
を満たすような解析的コンパクト曲面のすべての列
S
n
⊆
Ω
{\displaystyle S_{n}\subseteq \Omega }
に対し、
S
⊆
Ω
{\displaystyle S\subseteq \Omega }
が成立する(
∂
Ω
{\displaystyle \partial \Omega }
は解析的曲面の列によって「内側から触れられる」ことはない)
Ω
{\displaystyle \Omega }
は局所レヴィ性 を持つ。すなわち、すべての点
x
∈
∂
Ω
{\displaystyle x\in \partial \Omega }
に対して、
x
{\displaystyle x}
の近傍
U
{\displaystyle U}
に対し、
U
∩
Ω
{\displaystyle U\cap \Omega }
上の正則函数
f
{\displaystyle f}
で
x
{\displaystyle x}
のどのような近傍にも拡張できないものが存在する。
関係
1
⇔
2
,
3
⇔
4
,
1
⇒
4
,
3
⇒
5
{\displaystyle 1\Leftrightarrow 2,3\Leftrightarrow 4,1\Rightarrow 4,3\Rightarrow 5}
は標準的な結果である。
1
⇒
3
{\displaystyle 1\Rightarrow 3}
については岡の補題 を参照されたい。
5
⇒
1
{\displaystyle 5\Rightarrow 1}
の証明、すなわち局所的にのみ定義される拡張不可能な函数から、拡張を許さないような大域的正則函数を構成するという作業は、他のものと比べて困難である。この問題は、(エフジェニオ・エリア・レヴィ(英語版 ) (Eugenio Elia Levi)に因み)レヴィの問題と呼ばれ、岡潔 によって初めて解かれた。その後、ラース・ヘルマンダー は函数解析と偏微分方程式の手法を使ってその問題を解いた(
∂
¯
{\displaystyle {\bar {\partial }}}
-問題(英語版 ) の帰結である)。
Ω
1
,
…
,
Ω
n
{\displaystyle \Omega _{1},\dots ,\Omega _{n}}
が正則領域であるなら、それらの共通部分
Ω
=
⋂
j
=
1
n
Ω
j
{\textstyle \Omega =\bigcap _{j=1}^{n}\Omega _{j}}
もまた正則領域である。
Ω
1
⊆
Ω
2
⊆
…
{\displaystyle \Omega _{1}\subseteq \Omega _{2}\subseteq \dots }
が正則領域の昇列であるなら、それらの合併
Ω
=
⋃
n
=
1
∞
Ω
n
{\textstyle \Omega =\bigcup _{n=1}^{\infty }\Omega _{n}}
もまた正則領域である(ベーンケ=シュタインの定理 を参照)。
正則領域
Ω
1
,
Ω
2
{\displaystyle \Omega _{1},\Omega _{2}}
の積
Ω
=
Ω
1
×
Ω
2
{\displaystyle \Omega =\Omega _{1}\times \Omega _{2}}
もまた正則領域である。
クザンの第一問題 は正則領域において常に解くことが出来る。いくつかの位相空間論的な仮定の下では、クザンの第二問題も同様に正則領域において解くことが出来る。
関連項目
参考文献
Steven G. Krantz. Function Theory of Several Complex Variables , AMS Chelsea Publishing, Providence, Rhode Island, 1992.
Boris Vladimirovich Shabat, Introduction to Complex Analysis , AMS, 1992
この記事は、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス 表示-継承 3.0 非移植のもと提供されているオンライン数学辞典『PlanetMath 』の項目Domain of holomorphy の本文を含む