在複平面的某個閉集F上用較為簡單的函數(例如多項式或有理函數)來近似地表示較為複雜的函數(例如f(zA(F),A(F)表示所有在F<上連續,在F的內部F0上解析的函數類)。復變函數逼近的歷史最早可以追溯到1885年的龍格定理:設F的餘集F0是含有∞的區域且f(z)在F上解析,則有fP(F),P(F)表示所有在F上能被多項式逼近的函數f構成的類,即任給ε>0,存在多項式P,使

。這裡要求 fF上解析的條件是很強的,因此以後有不少工作就從事於減弱這個要求。此外還研究用有理函數、亞純函數、全純函數的逼近以及研究這些逼近的速度,這就是通常函數逼近論中的各種定性及定量問題,各種空間中的逼近等等。由於復平面上集合 F的復雜性以及函數類的多樣性,給研究帶來瞭種種困難。早期J.L.沃爾什、М.Α.拉夫連季耶夫、M.B.克爾德什、M.M.傑爾巴強、A.Л.沙吉尼揚、C.H.梅爾捷良以及近期的A.Γ.維圖什金、A.A.貢恰爾、B.K.賈德克及他們的學生們都作出重要的貢獻。目前復變函數逼近論已發展成為函數論中的一個重要分支。

  緊集K上的多項式逼近 最主要的結果是在1951年由梅爾捷良得到的,從此結束瞭1885年由龍格開始,經過沃爾什(K是約當曲線或約當弧),拉夫連季耶夫(K0=空集Ø),克爾德什(K是閉區域)等一段漫長的歷史。梅爾捷良的結果如下:要使A(K)=P(K)的充要條件是K0是區域。事實上,梅爾捷良得到更為一般的有理函數逼近的結果,並且還得到瞭逼近速度的估計式。

  緊集K上的有理函數逼近 當緊集K的餘集Kc不是區域時,自然會提出有理函數的逼近問題。當Kc是由有限多個連通分支組成時,正如梅爾捷良指出的那樣,有理函數逼近總是成立的。但當Kc是由無限多個連通分支組成時,情況就復雜多瞭。1938年A.羅思指出,存在函數f0A(K),但f0R(K)(R(K)表示所有在K上能被有理函數逼近的函數f構成的類,即任給ε>0,存在有理函數R,使

)。因此有興趣的是尋找加在 K上的充要條件,使得 A( K)= R( K)。1959年維圖什金對於無內點的 K,徹底解決瞭這個問題。但是對於一般的 K,隻是在1967年才給出瞭完美的解決。為瞭敘述這個重要的結果,先定義1962年Ε.∏.多爾任科引進解析容量的概念:設 E是有界集, C( E,1)是所有在全平面上連續,其模不大於1,在∞處取值為0,且在 E的一個緊子集的餘集上解析的函數所構成的集合,則定義 E的解析容量為 ,其中 r( Ef)為 f∈C( E,1)在∞處的留數。維圖什金的結果為: A( K)= R( K)的充要條件為下列兩者之一:

  ① 對任意有界開集G,有α(G\Kc)=α(G\K);

  ② 對K的邊界дK上任意點z,有

式中 K寋是以 z為中心半徑為δ的圓。

  此外還研究按K的面積平均逼近,以及區域邊界上的積分平均逼近等問題。

  閉集F上的亞純函數逼近 設G是區域,用M(G)記在G內亞純的函數類。設FG,在F上用M(G)中的函數逼近A(F)中的函數問題比用有理函數進行逼近更為廣泛,但又與它密切相關。1976年羅思證明,fA(F)在F上能被M(G)中函數逼近的充要條件是對於任何一個緊子集KF,有

( f在其定義域的子集 K上的限制)。由此可以得到很多特殊情況下的結果,例如 fF上全純(即解析)時, f就可以在 F上被 M( G)中函數逼近。

  閉集F上的全純函數逼近 設G是區域,用Hol(G)記在G內全純(解析)的函數類。設FG,用G*G加一個理想點“∞”以後的單點緊化區域:

。1968年H.Y.阿拉克良得到, fA( F)可以通過Hol( G)中函數在 F上逼近的充要條件為:① G *\ F是連通集;② G *\ F在∞處局部連通,即對∞的每一個鄰域 U,存在一個連通集 ZU,使得 ∞為 Z的內點。這個結果在研究解析函數的邊界性質和函數值分佈理論中有很重要的作用。

  相切逼近 粗糙地說,就是可以以任意快的速度實現逼近。設G是區域,閉集FGfA(F)。若對F上任意正連續函數ε(z),存在g∈Hol(G),使得|f(z)-g(z)|<ε(z)(zF),則稱fF上有相切逼近,此時稱FG內的卡萊曼集。關於亞純函數逼近也有類似的定義。最早卡萊曼對G是整個復平面,證得整個實軸是卡萊曼集。後來克爾德什與拉夫連季耶夫對於G是整個復平面,給出瞭一般的沒有內點的閉集F是卡萊曼集的充要條件:存在一個正值函數r(t)↑+∞(t→+∞),使得對於F的餘集Fc上的任何一點ζ,可以用一條位於F∪{|z-ζ|<rζ|}外的曲線將ζ與無窮遠點連結起來。Α.Б.涅爾謝相對於一般的GF給出瞭F是卡萊曼集充要條件。

  非卡拉西奧多裡區域G的逼近 若區域G的邊界不等於閉區域G的餘集Gc的邊界,則稱G為非卡拉西奧多裡區域。這類區域最典型的有帶有割線的約當區域或等價於相切於一點的兩個圓周所圍成的“月形區域”。對於這種區域f(G)≠P(G),因此可以提出加權逼近問題:對fA(G),

是否成立,其中 h( z)是定義在 G上的某個正函數,稱 e -h(z)為權函數,而下確界是對於所有多項式取的;或按面積平均逼近的問題:

是否成立。1939年克爾德什指出,對於 G c不連通的 G,多項式系按面積平均逼近是否成立的問題不僅依賴於區域 G的拓撲性質,而且在本質上還依賴於區域 G的度量性質。例如,對於月形區域,如果在其交點處收縮得很快,則逼近就成立,否則就不成立。沙吉尼揚就給出瞭逼近成立的必要和充分型的判別法,他的必要性判別法是精確的。後來傑爾巴強給出瞭精確的充分性判別法。

  目前還有很多工作研究多項式在無界曲線和無界區域上的逼近問題,更一般地,研究函數系

的線性組合和其他函數系在無界曲線和無界區域上的逼近問題,其中{ λ n}可以是復數序列。

  定性理論 Α.Η.柯爾莫哥洛夫得到瞭復數域上最佳逼近多項式的特征性質:設φk(z)(k=0,1,2,…,n),f(z)都是緊集K上的連續函數,要使

是{ φ k( z)}的線性組合在 K上為 f的最佳逼近元的充要條件是對於任何的多項式 ,有

其中最小值是對於使| f( z)- P α( z)|在 K上達到最大值的全體點取的。由此可以得到通常函數逼近論中的切比雪夫定理。由於直接應用這個結果來找最佳逼近元不是很方便,因此Ε.Я.列梅茲、Β.К.伊萬諾夫等找出瞭一些比較適合於具體應用的分析方法。

  定量理論 象通常函數逼近論中一樣由正定理和逆定理兩部分組成,反映瞭函數的結構性質與最佳逼近值趨向於零的速度之間的關系。設K是緊集,lK是其邊界。又設Kc是單連通區域,函數z=ψ(w)將|w|>1共形映射到Kcψ(∞)=∞,ψ′(∞)>0,而wφ(z)是其反函數。設ψ(w)在│w│≥1上連續,在│w│=1上絕對連續,且ГR是在映射z=ψ(w)下│w│=R>1的像,稱它為等勢線。記

zl 之間的距離。最早, С.Η.伯恩斯坦、W.E.休厄爾在補充假設瞭 f( z)在Г R( R>1)內解析的條件下,得到 趨向於零的速度至少為1/ R n,其中 P nn次多項式。後來,梅爾捷良,С.Я.阿爾佩爾在關於邊界 l的光滑性作出種種假設下,對 fA( K) 研究瞭 ρ n( fK)→0的速度。1972年 T.科瓦裡對逐段光滑邊界研究瞭 ρ n( fK)。近年有不少工作研究| f( z- ρ n( z)|的點態估計,代替瞭通常函數逼近論中的階1/ n,這裡用 來刻畫。賈德克及其學生們在這個方向上得到一系列結果。他們的區域是很廣泛的(隻要區域 K的邊界上任意二點之間的弧長與弦長之比有界就行)。這裡敘述Β.И.別雷的結果:設 l是│ w│=1經過 q擬共形變換而得到的閉曲線。若 fA( K)且 K上連續,則對任何自然數 nk,存在 n次多項式 P n( z),使

式中с為常數, w( fδ)為連續模。關於逆定理,關鍵是要得到一個伯恩斯坦型的不等式。

  復變函數插值 這裡典型的問題是:給瞭兩個復數序列{zi},{wi},其中zi互不相同,研究在什麼條件下存在f(z)(有一定的分析性質),使f(zi)=wi(i=1,2,…)。這裡{zi}經常位於復平面上的某個區域G中(G也可以是全平面)。對於函數f(z)除瞭解析性以外,還可以要求滿足一些其他的條件。例如,設G是|z|<1,|zi|<1,可以要求f(zhp,0<p≤∞(見hp空間)。R.奈望林納在h中考慮這個問題,給出瞭加在{wi}上的一個充要條件,但是這個條件很不實用。1958年L.卡爾森解決瞭這個問題,用求極值的方法給出瞭一個容易判別的充要條件:

但是他隻給出瞭存在性的證明,且方法也較復雜。1961年M.S.夏皮羅和A.L.希爾茲利用對偶原理對 h p(1≤ p≤+∞)空間解決瞭這個問題,其充要條件仍是上述條件。他的方法比較簡單,但是隻是對 h 2才給出結構性的證明。

  1974年傑爾巴強提出重插值問題,他設{zi}中可以有相同的,且用sk表示zk在 {z1z2,…,zk}中出現的次數,則可以問,要使在hp(0<p≤+∞)中存在函數f(z),滿足

的充要條件是什麼?傑爾巴強及其阿爾美尼亞的同事們用雙正交函數系的方法在假設 的條件下(這也是必要條件)得到的充要條件是

(預先假設sup{ s k}<+∞)。

  他們還在上半平面hp空間研究這一類問題,這與不完備函數系的完備化,不完備函數系閉包中基函數等一系列問題有關。

  復變函數插值中另一類問題是:在區域G上給定點列{zi},設函數f(z)在G內解析,G上連續,n次多項式Pn(z)滿足Pn(zi)=f(zi),1≤in+1,問Pn(z)在G上是否一致收斂到f(z)。一般說來,這是不成立的。對函數f(z)和{zi}進一步加什麼條件才可能成立,這方面也有一些研究工作。

  此外還可以在全平面上研究這一類問題,且要使函數f(z)為有窮級整函數或其他類型函數。這方面A.Ф.列昂季耶夫做瞭很多工作,並在研究狄裡克雷級數及其他一些問題中有大量應用。

  如果將f(zi)看作泛函,則A.O.蓋爾豐德研究瞭一般泛函的存在問題,其中也包括所謂阿貝爾-貢恰洛夫問題,即求函數f(z),滿足

。蓋爾豐德還應用牛頓級數解決瞭希爾伯特一個有關超越數的問題。