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,