Обозначим через
гармоническую функцию, правильную в
и принимающую на границе
этой области те же значения, что и
если
и
если
Во всякой точке области
функция
, так как она не отрицательна на границе. Далее, во всякой точке внутренней к
имеет место неравенство:
Это неравенство очевидно, если
так как в этом случае
Чтобы доказать его для всякой точки, окружим каждый из нулей
кружком, настолько малым, чтобы на окружности (а следовательно, и внутри нее), было
и чтобы кружки не пересекались между собой.
Функция
будет правильной гармонической в области, полученной из
путем выбрасывания точек, внутренних к кружкам. На границе, а следовательно, и внутри этой области:
В частности, в точках, в которых
имеем:
и так как в них
то наше неравенство доказано в полном обьеме. Из неравенства
следует, что последовательность
не убывает. В самом деле, для точек, лежащих на
имеем
Это неравенство имеет место на
а следовательно, и внутри
Последовательность
была рассмотрена
и
Неванлинна
Обозначение:
где
функция действительного переменного
также введено ими. В силу теоремы Харнака, если последовательность
ограничена в некоторой точке
внутри
то она имеет пределом функцию
гармоническую в
и так как на
выполняется неравенство:
то имеем:
или
Обозначим через
функцию где
есть функция сопряжения
. Имеем:
Если назовем
произведение
то видим, что
Функция
внутри
есть частное двух ограниченных функций, из которых вторая
не обращается в нуль в
Обратно, пусть дана функция
голоморфная в
и равная отношению двух функций
ограниченных в
можно, очевидно, положить
разделив в случае надобности числитель и знаменатель дроби на число, большее их верхних пределов.
Имеем:
и так как правая часть неотрицательна, то
Итак, на
имеем:
это неравенство имеет силу и в
Следовательно, функции
ограничены и обратное предложение доказано. Заставляя
неограниченно расти, получаем:
т. е., обозначая через и
функции, введенные в предыдущем:
и так как
то
Другими словами, функции
имеют наибольший модуль среди всех пар функций, не превосходящих по модулю единдаы, отношение которых равно
Итак, мы доказали теорему Ф. и Р. Нэванлинна. Для того чтобы функция
голоморфная в области
являлась отношением двух функций, ограниченных в этой области, необходимо и достаточно, чтобы последовательность гармонических функций
которые принимают значения
на контурах
вложенных одна в другую областей, имеющих пределом
была ограничена в некоторой точке области
Назовем функцией
всякую функцию, являющуюся отношением двух ограниченных функций.
Если
есть круг радиуса единица, то достаточно выразить, что значения
ограничены в центре
Но если взять для
концентрические круги, то, так как значение
в центре есть среднее для значений на окружности
радиуса
будем иметь:
и условие принимает вид:
каково бы ни было
где
обозначает фиксированное число. Заметим еще, что неравенство
влечет и
следовательно,