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Weierstrass函数是经典的分形函数,最初由Weierstrass所构造,后经Hardy改进.1977年Mandelbrot指出此函数图像具有分形性质,证明其Hausdorff维数严格大于1,并精确给出Box维数,这导致了著名猜想:Weierstrass函数图像的Hausdorff维数是否与其Box维数相等.这个猜想引起人们对此函数的研究热情.鉴于猜想的困难性,人们想通过研究变形的Weierstrass函数来解决猜想.本论文研究Weierstrass函数的一种主要变形:将Weierstrass函数中余弦函数替换为Rademacher函数R(x)=sgn(sin2πx)而得到如下形式的Rademacher级数∑n≥0anR(2n-1x).在对Rademacher级数水平集Ea={x∈[0,1]:∑∞n=1anR(2n-1x)=a}的研究中,富有代表性的是Beyer、吴军、吴敏和奚李峰等人的工作,这里{an}是R上的序列且满足如下条件(H){an}(∈)(e)1,an→0(n→∞).(H)他们刻画了Ea的Hausdorff维数,证明了在条件(H)下其值为1,其中Beyer附加序列{an}属于(e)2,吴军将此条件减弱为序列{an}满足{an-an+1}属于(e)1,奚李峰去掉了吴军的条件,而吴敏讨论了复值Radcmacher级数的水平集的维数. 当研究多个水平集交集时,可以将其转化为研究系数序列为向量列的Rademacher级数.即{an=(an(1),an(2),…,an(d))}.即使所有的分量列均满足条件(H),此级数的值域未必等于全空间,这是一个全新的问题.因此在讨论水平集交集的维数前,首先需要确定Rademacher级数值域R({an})的范围. 本文首先对二维复平面的情形进行了详细讨论.研究复系数Radcmachcr级数值域性质的困难点主要有两个:一是如何确保Rademacher级数的收敛性,即如何根据序列{cn=(an,bn)=an+ibn}自身的性质挑选合适的实数x,使所对应的级数收敛;二是如何证明Rademacher级数的值域具有非空内部,即含有内点.这里利用联合技巧(引理3.7)和Moran迭代系统来解决这两个困难.我们得到如下稠密性定理. 定理A设复序列{cn}∞n=1不可和,则值域R({cn})在复平面稠密当且仅当{cn}∞n=1是线性不可和的,即对任意满足α+iβ≠0的实数,序列{αan+βbn}∞n=1为不可和序列. 令我们感到吃惊的是,存在例子(例5.3),它说明值域R({cn})仅在复平面稠密但不等于复平面.为确定值域R({cn})填满全平面,我们定义了比率:若存在不可和子列{cnk}∞k=1使得limk→∞ank/bnk=t,则称t为复序列{cn}∞n=1的比率.利用比率,我们得到如下值域填满全平面的定理. 定理B设复序列{cn}∞n=1不可和.若它有两个不同比率,则值域R({cn})等于复平面. 在Rademacher级数的值域等于复平面的基础上,我们利用Beurling密度的技巧得到如下有关水平集维数的结论. 定理C设复序列{cn}∞n=1是线性不可和的,则对任意ε>0,c∈C,有dimH{x∈[0,1):∑∞n=1cnR(2n-1x)∈B(c,ε)}=1.若它有两个不同的比率,则对任意c∈C,有dimHEc=1. 其次,本文研究高维(系数维数大于2)的情形.此时复平面上用于证明级数收敛性的关键引理3.7在高维情形下已不再成立,我们采用向量序列面罩思想克服了这个困难,证明定理A在高维情形也成立.此外,使用重组序列的技巧解决了值域包含内点的困难点.称向量v为序列{an=(an(1),…,an(d))}的方向,如果存在不可和子列{ank}和整数1≤i≤d,使得limk→∞(ank(1)/ank(i),…,ank(d)/ank(i))=v.我们得到如下定理,其中可变方向和联合方向见第四章. 定理D设{an}∞n=1是Rd中的序列.如果{an}∞n=1有d个(可变)方向,并且这d个(可变)方向所对应矩阵是非奇异的,则R({an})充满全空间. 定理E设{an}∞n=1是Rd中不可和序列,a∈Rd为向量.如果{an}是线性不可和序列,则对任意ε>0,有dimH{x∈[0,1):∑n≥1anRn(x)∈B(a,ε)}=1.如果{an}至少有d个联合方向,并且这d个联合方向可以构成一个非奇异矩阵,则dimHEa=1. 再次,本文列举了一些特殊的实例来阐述上述两部分的理论.我们利用无限组合的思想和一般Moran集证明了 定理F设线性不可和复序列{cn=an+ibn}满足limn→∞bn/an=0.如果存在子序列{cnk}∈(e)1使得对任意k成立∑j>k|bnj|>|bnk|,则R({cn})=C.特别的,复数序列{cn=1/n+i/n(l)nn}所诱导级数的值域等于全平面. 最后,本文研究了一维直线上不收敛水平集的Hausdorff维数.我们利用自然数的Beurling密度和符号空间上的局部H(ǒ)lder连续性证明了当序列满足条件(H)时,其不收敛水平集的Hausdorff维数也为1,这个结论有助于我们了解Weierstrass函数的维数问题.