Çok değişkenli karmaşık analiz

Matematikte, çok değişkenli karmaşık analiz ya da çok boyutlu karmaşık analiz, karmaşık koordinat uzayı ${ℂ}^n$de ya da bu uzayın altkümeleri üzerinde tanımlı ve karmaşık değer alan fonksiyonların teorisi; yani, birden fazla karmaşık değişkenli fonksiyonların teorisidir. Değişken sayısından bağımsız olarak karmaşık analize karmaşık değişkenli fonksiyonlar teorisi de denilir.

Karmaşık analiz, değişken sayısından bağımsız olarak analizin genel bir alt disiplininin adı olarak bilinse de, karmaşık analiz kavramından ekseriyetle kökleri Euler ve daha öncesine kadar giden ve karmaşık düzlemde yapılan bir değişkenli karmaşık analiz anlaşılır. Birden fazla karmaşık değişkenli fonksiyonlar teorisi, karmaşık analizden önemli noktalarda farklılık gösterir ve bazı matematik cemiyetlerince ayrı araştırma alanı olarak sınıflandırılmıştır. Mesela, bir değişkenli karmaşık analiz, hem Avrupa hem de ABD araştırma cemiyetlerince araştırma alanı olarak 30 rakamıyla, çok değişkenli karmaşık analiz ve analitik uzaylar ise 32 rakamıyla sınıflandırılmıştır.

Tek karmaşık değişkenli fonksiyonların teorisinde olduğu gibi bu alanda da ilk başta incelenen fonksiyonlar genelde holomorf veya başka bir deyişle karmaşık analitiktir. Dolayısıyla, tanımlı oldukları noktalarda yerel olarak Şablon:Mvar karmaşık değişkenlerinde kuvvet serileri ile temsilleri vardır. Başka bir denk ifadeyle, çok boyutlu karmaşık uzayda, holomorf fonksiyonlar polinomların yerel olarak düzgün limitleridir veya $n$ boyutlu Cauchy-Riemann denklemlerinin yerel olarak kare-integrallenebilir çözümleridir.

Çok değişkenli karmaşık analizin tek değişkenli analizden farklılık gösterdiği en önemli nokta holomorfluk bölgeleridir. Ayrıca, Riemann gönderim teoremi gibi karmaşık analizin en temel ve güçlü teoremlerinden birisi yüksek boyutlarda en basit bölgeler arasında bile geçerli değildir. Holomorf fonksiyonların sıfır kümelerinin topolojisi yüksek boyutlarda karmaşık düzlemde gözlemlendiği gibi kesikli bir yapıya sahip değildir. Weierstrass çarpım teoremi ve Mittag-Leffler teoremine paralel olarak, meromorf fonksiyonların yerel bilgilerinden (yani sıfırlarından ve kutuplarından) faydalanarak bu kutuplardan oluşan kümeler hariç her yerde meromorf olan fonksiyon oluşturma problemi çok değişkenli karmaşık analizde Cousin problemleri olarak adlandırılır.

Günümüzde, çok değişkenli karmaşık analizde yapılan araştırma çalışmaları cebirsel geometri, diferansiyel geometri, matematiksel analiz ve kısmî diferansiyel denklemler gibi matematiğin değişik alanlarıyla simbiyotik bir ilişki içerisindedir. Özellikle, bu alanda yapılan çalışmalar, tıkız kompleks manifoldlar ve kompleks projektif varyete (${ℂ\mathbb{P}}^n$) alanındaki araştırmalar için önem teşkil etmektedir. Bu çalışmalar, ${ℂ}^n$'de yapılan kompleks analitik geometri veya Stein manifoldu üzerine yapılan çalışmalara değişik bir bakış açısı sağlar.

Alanın adı hakkında

Alanın adı, Türkçedeki ve daha birçok gelişmiş dildeki sayma sistemlerinde birden fazla anlamına gelen bir kelimenin bulunmamasından dolayı ilk okunduğunda garip bir anlaşılmazlık yaratır. Aslında, yazılmak istenen Birden fazla karmaşık değişkenli ve karmaşık değerler alan fonksiyonlar teorisi ifadesidir; ancak, bu ifadenin uzunluğundan dolayı kısa ve tanımlayıcı bir alan adına doğal olarak yönelim olmuştur.

Birden fazla karmaşık değişkenli fonksiyonların teorisine yönelik en erken çalışmalar, çoğunlukla Almanca ve Fransızca yazılmış makalelerde, iki veya hesaplama yapmanın kolay olduğu birkaç karmaşık değişkenli durumda rastlanır. Bu sebeple, bu alanda araştırmalara öncülük yapmış bilim dilleri olan Almanca mehrerer komplexer Veränderlichen ve Fransızca plusieurs variables complexes ifadelerinin kullanımı yayılmış, İngilizceye de Several Complex Variables olarak geçmiştir. Bu alandaki öncü makalelerden olan Eugenio Elia Levi'nin İtalyanca makalesi de iki veya daha fazla karmaşık değişkenli fonksiyonlar tabirini kullanmış olsa da, modern İtalyancada kullanılan tabir Funzioni di più variabili complesse ifadesidir ki buradaki più sözü daha çok/fazla anlamı verir. Türkçedeki Çok değişkenli karmaşık analiz kullanımı, Rusçadaki Многомерный комплексный анализ (Çok boyutlu kompleks analiz) kullanımıyla benzerlik göstermektedir.

19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında çok karmaşık değişkenli fonksiyonlar üzerine yapılan ve hızlanmaya başlayan araştırmalar ve tek değişkenli karmaşık analizden farklılık göstermeye başlayan sonuçlar elde edilmesiyle beraber, bu alanda daha önceden beri çalışılagelen düşük boyutlu karmaşık koordinat uzaylarındaki tanımlı fonksiyonlar yerlerini, $n$ birden fazla herhangi bir tam sayı olacak şekilde, $n$ boyutlu karmaşık koordinat uzayının açık kümelerinde tanımlı fonksiyonlara bırakmaya başlamıştır. Aslında, demek istenen ne birkaç ne de çok sözüdür. Sadece, birden fazla karmaşık değişkenin göz önüne alındığı ama bu sayının genel tutulup aşikâr edilmediği ima edilmektedir.

Tarihi

Birden fazla karmaşık değişkenli fonksiyonların incelenmesi tarihi olarak en azından 19. yüzyılın başlarına kadar götürülse de, 20. yüzyıl başlarında bir değişkenli karmaşık analizden keskin bir şekilde ayrılan sonuçların elde edilmesiyle beraber, teori $n\ge 2$ için yeni bir disiplin olarak doğmuştur. Hartogs'un 1906'da ${ℂ}^2$'deki bazı bölgelerin holomorfluk bölgesi olamayacağını göstermesi ve Poincaré'nin karmaşık düzlemdeki iki birim diskin kartezyen çarpımıyla ${ℂ}^2$'deki birim yuvarın birbirine Riemann dönüşüm teoremindeki gibi denk olmayacağını göstermesi çok değişkenli karmaşık analizin doğuşuna sebep olan öncü iki çalışmadır.

İlk kaynaklar

Çok değişkenli karmaşık analizin Hartogs ve Poincaré ile başlayan çağında altın kaynak vazifesi gören çalışmalar Felix Klein öncülüğünde başlatılan Almanca matematik ansiklopedisi Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften mit Einschluss ihrer Anwendungen (EMW) bünyesinde bulunmaktadır. EMW'nin Analize ayrılan ikinci cildi beş ayrı kitap olarak yayınlanmıştır.

Bd.2-2 olarak numaralandırılan ikinci cildin üçüncü kitabının William Osgood tarafından 1901'de yazılan Allgemeine Theorie analytischen Funktionen einer und mehrerer komplexer Variabler başlıklı kısmı ilk derli toplu kaynaktır. Dört alt başlık altında toplanan bu çalışmanın son kısmında ise Birkaç karmaşık değişkenli analitik fonksiyonlar ele alınmıştır.

Bd. 2-3-1 olarak numaralandırılan ikinci cildin dördüncü kitabının Ludwig Bieberbach tarafından 1920'de yazılan Neuere Untersuchungen über Funktionen von komplexen Variablen başlıklı kısmı William Osgood'un daha önceki ansiklopedi çalışması ve bu ansiklopedi çalışmasından genişletilerek yazılan Lehrbuch der funktionentheorie kitabından sonra yapılmış ikinci ciddi kaynak çalışmadır. Onbir ayrı başlıkta yazılan bu çalışmanın son kısmında Birkaç karmaşık değişkenli analitik fonksiyonlar ve Osgood'un ansiklopedi çalışmasından sonra bu alanda meydana gelen yeni gelişmeler ele alınmıştır.

Osgood'un yazdığı ansiklopedi makalesi daha sonra yine William Osgood tarafından yazılan birinci baskısı 1907'de, ikinci baskısı ise 1912'de yapılan iki ciltlik Lehrbuch Der Funktionentheorie çalışmasına temel oluşturmuştur. Osgood, ayrıca bu alandaki ilk İngilizce eserlerden biri olan Topics in the theory of functions of several complex variables adlı derleme kitabını yazmıştır. Yine, aynı yılda, Andrew Forsyth tarafından 1913'te Kalküta Üniversitesi'nde verdiği derslerden derlenen başka bir İngilizce kitap da yayınlanmıştır; ancak, bu kitap oldukça eleştirilmiştir.

1934'te Heinrich Behnke ve Peter Thullen tarafından yazılan ve 1970'te tekrar baskısı yapılan Theorie der Funktionen mehrerer komplexer Veränderlicher başlıklı kitap uzun yıllar boyunca ana kaynak vazifesi görmüştür. 1948'te Salomon Bochner ve William Ted Martin tarafından yazılan Several Complex Variables adlı kitap ise 1950'den önce yazılmış ve uzun süre kaynak vazifesi görmüş bir başka kitaptır.

Gelişimi

Friedrich Hartogs, Pierre Cousin ve Eugenio Elia Levi'nin öncü çalışmaları ve Kiyoshi Oka'nın 1930'ların ortalarından itibaren seri halinde yayınladığı çalışmalarıyla genel bir teorinin anahatları ortaya çıkmaya başladı. Bu dönemde, bu alanda çalışan diğer matematikçiler arasında öne çıkan isimler Heinrich Behnke, Peter Thullen, Karl Stein, Wilhelm Wirtinger ve Francesco Severi'ydi. Hartogs, $n>1$ iken her analitik fonksiyon $f:\mathrm{\Omega }\subset {ℂ}^n\to ℂ$ için, korunmalı (yalıtık) her tekilliğin aslında kaldırılabilir tekillik olması gerektiği gibi bazı temel sonuçları kanıtladı.

1945'ten sonra Fransa'da Henri Cartan'ın ve Almanya'da Hans Grauert ve Reinhold Remmert'in seminerlerinde yapılan önemli çalışmalar, teorinin resmini hızla değiştirdi. Özellikle analitik devamlılıkla âlâkalı olmak üzere bir dizi konu açıklığa kavuşturuldu. Özellikle, Levi probleminin cözülmesiyle, tek değişkenli teoriden farklılaşan sonuçlar açıkça ortaya konuldu: açık ve bağlantılı her $D\subset ℂ$ kümesi için, bu kümenin sınırı üzerinde analitik olarak hiçbir yerde devam etmeyecek bir fonksiyon bulabiliriz; ama, durum $n>1$ iken böyle değildir. Aslında, bu türden $D$'ler karmaşık koordinat uzayı ${ℂ}^n$ ve Stein manifoldları özelinde sözde dışbükeylik adı verilen bir şartı sağlamaktadır.

Holomorfluk tanımı

Bir değişkenli karmaşık analizdeki her noktada karmaşık türevlenebilme üzerinden yapılan holomorfluk tanımı, çok değişkenli analizde de benzer şekilde geçerlidir. $\mathrm{\Omega }$ karmaşık düzlemde açık bir küme olmak üzere, $f:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ$ fonksiyonunun $z_0\in \mathrm{\Omega }$ noktasında holomorf olması için verilen

$f^{\prime }(z_0)=\underset{z\to z_0}{\lim }\frac{f(z)-f(z_0)}{z-z_0}$

tanımı, $n\ge 2$ iken, her bir karmaşık değişken için (diğerleri sabit tutularak) ayrı ayrı istenir. Diğer deyişle, $\mathrm{\Omega }$ bu sefer $n$ boyutlu karmaşık koordinat uzayı ${ℂ}^n$de açık bir küme olmak üzere, bir $g:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ$ fonksiyonunun holomorfluğu için

$\omega \mapsto f(z_1,\dots ,z_{i-1},\omega ,z_{i+1},\dots ,z_n)$

gönderimlerinin her bir koordinatta ayrı ayrı holomorf olması yeterlidir. Bazen, holomorfluk için, Osgood önsavının gerektirdiği üzere, süreklilik varsayımı da eklenir; ancak, bu varsayım, Hartogs teoremi sayesinde gereksizdir.

Denk tanımlar

Karmaşık türevlenebilme

$\mathrm{\Omega }\subset {ℂ}^n$ bölgesinde tanımlı ve $ℂ$'de değer alan bir $f$ fonksiyonunun bir $z\in \mathrm{\Omega }$ noktasında holomorfluğu için bu noktada karmaşık-türevlenebilmesi yeterlidir. Diğer deyişle,

$f(z+h)=f(z)+L(h)+o(\Vert h\Vert )$

denkliğini sağlayacak karmaşık-doğrusal bir $L:{ℂ}^n\to ℂ$ gönderimi varsa, o zaman $f$'ye $z$ noktasında holomorftur denilir. Eğer, $f$ fonksiyonu, $\mathrm{\Omega }$ tanım kümesinin tüm noktalarında holomorf ise o zaman $f$ye ($\mathrm{\Omega }$ üzerinde) holomorftur denir.

Cauchy-Riemann denklemleri

Şablon:Ana Bir değişkenli karmaşık analizde, $f:\mathrm{\Omega }\subset ℂ\to ℂ$ fonksiyonunun bir $p\in \mathrm{\Omega }$ noktasında holomorf olması için bu fonksiyonun gerçel kısmı $u$ ve sanal kısmı $v$'nin Cauchy-Riemann denklemlerini $p$ noktası etrafında sağlaması gerekli ve yeterlidir. $$\frac{\partial u}{\partial x}(p)=\frac{\partial v}{\partial y}(p)\text{ ve }\frac{\partial u}{\partial y}(p)=-\frac{\partial v}{\partial x}(p)$$

Çok değişkenli karmaşık analizde, bir $f:\mathrm{\Omega }\subset {ℂ}^n\to ℂ$ fonksiyonunun holomorf olması ancak ve ancak her koordinata karşılık gelen değişkende holomorf olmasıyla mümkündür. Bu da, bir karmaşık değişkenli analizdeki sonuçlardan yola çıkarak, fonksiyonun her koordinat değişkenindeki gerçel kısmı $u$ ve sanal kısmı $v$'nin Cauchy-Riemann denklemlerini sağlamasıyla mümkündür: $$\mathrm{\forall }i\in \{1,\dots ,n\},\frac{\partial u}{\partial x_i}=\frac{\partial v}{\partial y_i}\text{ ve }\frac{\partial u}{\partial y_i}=-\frac{\partial v}{\partial x_i}$$

Wirtinger türevi gösterimi kullanırsak, o zaman $$\mathrm{\forall }i\in \{1,\dots ,n\},\frac{\partial f}{\partial \overline{z_i}}=0,$$ yazılabilir. Fonksiyon, karmaşık diferansiyel formların $(0,0)$-dereceli bir hali olduğu için, Cauchy-Riemann denklemleri derli toplu bir şekilde $\overline{\partial }f=0$ olarak da yazılabilir.

Kuvvet serisi temsili

${\mathbb{N}}^n=\{({\alpha }_1,{\alpha }_2,\dots ,{\alpha }_n)|{\alpha }_i\in \mathbb{N}\mathrm{\forall }i=1,\dots ,n\}$ kümesi $n$-boyutlu doğal sayılar kümesi olsun. $\alpha ,\beta \in {\mathbb{N}}^n$ ve $X=(x_1,x_2,\dots ,x_n)\in {ℝ}^n$ için aritmetik, sıralama, mutlak değer, faktöriyel ve kuvvet alma işlemleri aşağıdaki gibi tanımlansın:

• $\alpha \pm \beta =({\alpha }_1\pm {\beta }_1,{\alpha }_2\pm {\beta }_2,\dots ,{\alpha }_n\pm {\beta }_n)$
• $\alpha \le \beta \iff {\alpha }_i\le {\beta }_i\mathrm{\forall }i\in \{1,\dots ,n\}$
• $|\alpha |={\alpha }_1+{\alpha }_2+\cdots +{\alpha }_n$
• $\alpha !={\alpha }_1!\cdot {\alpha }_2!\cdots {\alpha }_n!$
• $X^{\alpha }=x_1^{{\alpha }_1}\cdots x_n^{{\alpha }_n}$

O zaman, bu biçimdeki vektör endisler için, $\sum _{\alpha \in {\mathbb{N}}^n}{a}_{\alpha }{X}^{\alpha }$ bir kuvvet serisi olur ve yakınsaklığı mutlak yakınsaklık üzerinden tanımlanır. Diğer taraftan, $z$ merkezli ve $r=(r_1,\cdots ,r_n)\in {ℝ}_{+}^n$ yarıçaplı disk çarpımı (polidisk)

$P(a,r)=\{w=(w_1,w_2,\dots ,w_n)\in {𝐂}^n\mid |a_k-w_k|<r_k,\mathrm{\forall }k=1,\dots ,n\}$

olarak tanımlanır. O zaman, $f:P(a,r)\mapsto ℂ$ fonksiyonu holomorf ise, $f(z)=\sum _{\alpha \in {\mathbb{N}}^n}{a}_{\alpha }(z-a{)}^{\alpha }$ gösterimi vardır. Ayrıca, $f^{(\alpha )}(a):=\frac{{\partial }^{|\alpha |}f}{\partial z_1^{{\alpha }_1}\cdots \partial z_n^{{\alpha }_n}}$ olmak üzere $a_{\alpha }=\frac{f^{(\alpha )}(a)}{\alpha !}$ olur.

Bir değişkenli karmaşık analizle karşılaştırma

Aynı kalan sonuçlar

$\mathrm{\Omega }$ kümesi ${ℂ}^n$de açık olmak üzere,

• $𝒪(\mathrm{\Omega })=\{f:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ:f\text{ holomorftur }\}$ tanımlansın.

O zaman, $𝒪(\mathrm{\Omega })$, $ℂ$ cismi üzerinde iyi tanımlı bir cebirdir. Gerçekten de

1. İki holomorf fonksiyonun toplamı ve çarpımı yine holomorftur.
2. $f$ tanımlı olduğu her noktada sıfırdan farklı değer alıyorsa, o zaman $\frac{1}{f}$ de holomorftur.

En büyük mutlak değer teoremi

Şablon:Ana $\mathrm{\Omega }\subset {ℂ}^n$ bir bölge (bağlantılı ve açık) olsun. $f:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ$ fonksiyonu için $|f(z)|$'nin en büyük değeri $\mathrm{\Omega }$ içindeki bir noktada elde ediliyorsa, o zaman $f$ sabittir. Bu yüzden, $\mathrm{\Omega }$ sınırlı bir bölgeyse, $f:\bar{\mathrm{\Omega }}\mapsto ℂ$ fonksiyonu sürekliyse ve sabit değilse, $|f(z)|$ en büyük değerini $\mathrm{\Omega }$'nın topolojik sınırı olan $b\mathrm{\Omega }$ üzerinde alır.

Yerel düzgün yakınsaklık

$f_n:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ$ yerel düzgün yakınsak bir holomorf fonksiyon dizisi ise; yani, her $z\in \mathrm{\Omega }$ için bir $U_z$ komşuluğu varsa ve $f_n{|}_{U_z}$ dizisi düzgün yakınsaksa, o zaman limit fonksiyonu da holomorftur.

Özdeşlik teoremi

Şablon:Ana Holomorf bir fonksiyon açık bir küme üzerinde sıfır değeri alıyorsa, o zaman her yerde tamamen sıfır değeri alır; yani, bu fonksiyon sıfır fonksiyondur.

Açık gönderim teoremi

Şablon:Ana $f:\mathrm{\Omega }\mapsto ℂ$ fonksiyonu sabit değilse, $f(\mathrm{\Omega })$ karmaşık düzlemde açıktır.

Liouville teoremi

Şablon:Ana Bir fonksiyon ${ℂ}^n$'de holomorf ve sınırlıysa, o zaman sabittir.

Farklılaşan sonuçlar

Sıfır ve tekilik kümeleri

Bir değişkenli karmaşık analizde holomorf fonksiyonların sıfır değeri aldıkları noktaların bu fonksiyonların tanımlı oldukları kümenin içine limiti olamaz. Yani, karmaşık düzlemdeki açık kümelerde tanımlı holomorf fonksiyonların sıfırları yalıtıktır. Ancak, bu durum yüksek boyutlarda geçerli değildir. Örneğin, $f(z_1,z_2)=z_1{z}_2$ olarak tanımlı holomorf fonksiyonun sıfır kümesi $ℂ\times \{0\}\cup \{0\}\times ℂ$ kümesidir.

Çok değişkenli holomorf fonksiyonların Hartogs devam teoremi sayesinde tek bir noktada tekilliği olamaz. Bu yüzden yüksek boyutlu karmaşık koordinat uzayının açık kümeleri üzerinde tanımlı holomorf fonksiyonların sıfırları ve tekillikleri bir değişkenli karmaşık analizdeki korunmalı ya da yalıtık değildir. Bu sebeple, karmaşık analizdeki Rouché teoremi ve Kalıntı teoremi gibi sonuçlar ya da bu gibi sonuçların üzerine inşâ edildiği dolanım sayısı ve kalıntı gibi kavramların $n\ge 2$ için karşılığını veren basit tanımlar ve kavramlar yoktur.

Yakınsaklık bölgesi

Şablon:Ana Bir değişkenli karmaşık analizde holomorf fonksiyonlar tanımlı oldukları her noktada yerel olarak kuvvet serileri olarak temsil edilebilirler. Benzer bir durum, yüksek boyutlar için de geçerlidir. Ancak, bir karmaşık değişkenli karmaşık analizde yakınsaklık bölgesi ya disk olur ya da karmaşık düzlem olur. Bu bakış açısıyla, yüksek boyutlarda yakınsaklık bölgesi sadece yuvar ya da disk çarpımı (polidisk) veya kompleks koordinat uzayı değildir. Yüksek boyutlarda, kuvvet serilerinin yakınsaklık bölgesi tam Reinhardt bölgesi olmak zorundadır. Ancak, her tam Reinhardt bölgesi aynı zamanda bir kuvvet serisinin yakınsaklık bölgesi olmak zorunda değildir. Bunun için bu bölgelere geometrik özellikler getirmek zorunluluğu vardır. Daha açık bir şekilde yazmak gerekirse, tam Reinhardt ve logaritmik dışbükey bölgeler bir kuvvet serisinin yakınsaklık bölgesidir.

İntegral temsilleri

Bir değişkenli karmaşık analizde holomorf fonksiyonların integral temsili olan Cauchy integral formülünün $n\ge 2$ için genelleştirmeleri mevcuttur. Ancak, yüksek boyutlarda, $n=1$ iken olduğu gibi geçerli olan tek bir gösterim mevcut değildir.

Cauchy integral formülünün yüksek boyutlardaki kolay bir genellemesi karmaşık düzlemdeki açık kümelerin kartezyen çarpımından oluşan bölgeler için çok rahatlıkla gösterilebilir. Buna paralel olarak, analitik çokyüzlüler üzerinde Bergman-Weil formülü de vardır. Ancak, bu haliyle hem kartezyen çarpımı olan bölgeler için geçerli olmasıyla hem de katlı integrallerin topolojik sınır değil de sınırların kartezyen çarpımında olmasıyla yüksek boyutlardaki kullanımı güdük kalmaktadır. Yüksek boyutlarda, bu yönde elde edilmiş Bochner-Martinelli formülü ve Cauchy-Fantappié formülü gibi değişik temsiller vardır.

Holomorfluk bölgeleri

Şablon:Ana Karmaşık düzlemdeki her bölge bazı fonksiyonların holomorfluk bölgesidir; başka bir deyişle, her bölgenin üzerinde tanımlı ve holomorf olarak devam ettirelemeyen bir holomorf fonksiyon bulunabilir. Ancak, çok değişkenli karmaşık analiz için durum böyle değildir. Diğer deyişle, ${ℂ}^n(n\ge 2)$'deki bazı bölgeler, herhangi bir fonksiyonun holomorfluk bölgesi değildir. Hartogs önsavı ve Hartogs devam teoremi ile kanıtlanan bu özellik sayesinde, holomorfluk bölgesinin karakterizasyonu bu disiplinde önemli bir yer tutar.

Riemann gönderim teoremi

Şablon:Ana Bir değişkenli karmaşık analizde, karmaşık analizin düzleme eşit olmayan ve basit bağlantılı olan her altkümesi birim diske birebir-örten ve tersi de holomorf olan fonksiyonlar vasıtasıyla denktir. Ancak, benzer bir sonuç yüksek boyutlarda her zaman geçerli değildir. Mesela, Poincaré ${ℂ}^2$deki birim polidisk ile birim yuvarın arasında böyle bir gönderimin olamayacağını göstermiştir.

Bu yönde bilinen ayırıcı başka bir özellik Fatou-Bieberbach bölgesidir. ${ℂ}^n$'nin özalt kümesi olup da kompleks koordinat uzayı ${ℂ}^n$ye birebir, örten ve tersi de holomorf olan fonksiyonlar vasıtasıyla denk olan bu bölgeler karmaşık düzlemde (yani $n=1$ iken) bulunmaz.

Levi problemi

$\mathrm{\Omega }$nın yerel Levi özelliği, $\mathrm{\Omega }$'nın sınırındaki her nokta için bir komşuluğun var olması ve bu komşuluğun $\mathrm{\Omega }$ ile kesişiminde holomorf olan hiçbir fonksiyon komşuluğun tümüne holomorf olarak devam ettirilememesi demektir.

En az iki boyutlu karmaşık koordinat uzayındaki holomorfluk bölgelerinin karakterizasyonu 20. yüzyılın ilk yarısında bu alanda çalışan matematikçileri oldukça meşgul etmiştir. İlk başta ortaya konulan kavramlardan birisi sözde dışbükeylik kavramıdır ve holomorfluk bölgelerinin sözde dışbükey olduğu ilk elde edilen sonuçlardandır. Tersi yöndeki soru, diğer deyişle, bir sözde dışbükey bölgenin holomorfluk bölgesi olup olmayacağı problemi Levi problemi olarak bilinir.

Levi problemi olarak tanımlanan problemin kökü aslında Eugenio Elia Levi'nin 1911'de ${ℂ}^2$'deki holomorfluk bölgesinin topolojik sınırının keyfi değil belirli dışbükeylik koşullarını sağlayan kümeler olduğunu gösterdiği çalışmasına dayanmaktadır. Otto Blumenthal 1912'de Levi problemini ilk kez fark eden matematikçidir; ancak, verdiği cevabı yanlıştır. Heinrich Behnke, Levi problemini daha düzgün bir hâle getirmiştir ve bugünkü bilinen hâline getirmiştir: Yerel Levi özelliğini sağlayan düzgün bölgeler holomorfluk bölgesi midir? 1928'e kadar problemin kısmi çözümleri Reinhardt bölgeleri üzerinde çözülmüştür. Problemin çözümüne doğru atılan ilk ciddi adım, Henri Cartan'ın 1931de tanımladığı holomorf dışbükeylik kavramıdır. Henri Cartan ve Peter Thullen'in holomorfluk bölgesi olmakla holomorf-dışbükeylik arasında denklik olduğunu göstermesiyle problem çözülebilir bir zemine oturtulmuştur. Levi problemi, 1942'de $n=2$ iken Kiyoshi Oka tarafından, genel durumlar için 1953'te Kiyoshi Oka tarafından ve 1954'te Hans Bremermann ve François Norguet tarafından birbirlerinden bağımsız şekilde çözüldü.