H. Grauert

The present book grew out of introductory lectures on the theory offunctions of several variables. Its intent is to make the reader familiar, by the discussion of examples and special cases, with the most important branches and methods of this theory, among them, e.g., the problems of holomorphic continuation, the algebraic treatment of power series, sheaf and cohomology theory, and the real methods which stem from elliptic partial differential equations. In the first chapter we begin with the definition of holomorphic functions of several variables, their representation by the Cauchy integral, and their power series expansion on Reinhardt domains. It turns out that, in l:ontrast ~ 2 there exist domains G, G c en to the theory of a single variable, for n with G c G and G "# G such that each function holomorphic in G has a continuation on G. Domains G for which such a G does not exist are called domains of holomorphy. In Chapter 2 we give several characterizations of these domains of holomorphy (theorem of Cartan-Thullen, Levi's problem). We finally construct the holomorphic hull H(G} for each domain G, that is the largest (not necessarily schlicht) domain over en into which each function holomorphic on G can be continued.

... Je mehr ich tiber die Principien der Functionentheorie nachdenke - und ich thue dies unablassig -, urn so fester wird meine Uberzeugung, dass diese auf dem Fundamente algebraischer Wahrheiten aufgebaut werden muss (WEIERSTRASS, Glaubensbekenntnis 1875, Math. Werke II, p. 235). 1. Sheaf Theory is a general tool for handling questions which involve local solutions and global patching. "La notion de faisceau s'introduit parce qu'il s'agit de passer de donnees 'locales' a l'etude de proprietes 'globales'" [CAR], p. 622. The methods of sheaf theory are algebraic. The notion of a sheaf was first introduced in 1946 by J. LERAY in a short note Eanneau d'homologie d'une representation, C. R. Acad. Sci. 222, 1366-68. Of course sheaves had occurred implicitly much earlier in mathematics. The "Monogene analytische Functionen", which K. WEIERSTRASS glued together from "Func- tionselemente durch analytische Fortsetzung", are simply the connected components of the sheaf of germs of holomorphic functions on a RIEMANN surface*'; and the "ideaux de domaines indetermines", basic in the work of K. OKA since 1948 (cf. [OKA], p. 84, 107), are just sheaves of ideals of germs of holomorphic functions. Highly original contributions to mathematics are usually not appreciated at first. Fortunately H. CARTAN immediately realized the great importance of LERAY'S new abstract concept of a sheaf. In the polycopied notes of his Semina ire at the E. N. S.

1. Der klassische Satz von Mittag-LeIDer, nach dem in jedem Gebiete der GauB- schen Zahlenebene ce meromorphe Funktionen mit vorgegebenen Hauptteilen konstruiert werden konnen, wurde bereits 1895 von P. Cousin auf den Fall von mehreren komplexen Veranderlichen iibertragen. Allerdings konnten Cousin und nachfolgende Autoren den analogen Satz nur fUr spezielle Gebiete, namlich Zylindergebiete des m-dimensionalen komplexen Zahlenraumes cern, beweisen. m Es zeigte sich, daB keineswegs in allen Gebieten des ce, 2 S; m

differenzierbar, wenn es eine in Xo stetige Abbildung x -+,1. von U in den dual en Raum Hom (JRn, JR) gibt, so daB /(x)=f(xo)+,1x(x-x ) o gilt. Diese Definition ilbertragt sich auf den Fall, wo Xo Punkt eines separierten topologischen Vektorraumes E ist und die Werte von f in einem ebensolchen Vektorraum F liegen. Man hat dazu den Raum Hom (E, F) der stetigen linearen Ab bildungen von E in F mit einer Pseudotopologie zu versehen 1: Man betrachtet z. B. genau die Filter auf Hom (E, F) als gegen 0 kon vergent, die folgende Eigenschaft haben: Fur jeden Filter auf Emit m. -+ 0 gilt ( ) -+ 0 in F. Dabei ist m der Filter der Nullumge bungen in JR, m. wird von den N A mit N E m und A E erzeugt, ( ) von den L (A) = u A. (A) mit L E und A E . Man kann nun die Differenzierbarkeit au wie oben definieren, nur ist unter x -+,1x jetzt eine in Xo stetige Abbildung von U in Hom (E, F) zu verstehen. Man zeigt: Da die naturliche Abbildung Hom(E, F)XE-+F stetig ist, ist,1xo eindeutig bestimmt und kann als Ableitung von f im Punkt Xo bezeichnet werden. Auch jetzt folgt aus der Differenzierbarkeit die Stetigkeit; es gilt die Kettenregel."

wir begtigen uns mit dem Nachweis, daB die meBbaren Mengen eine a-Algebra bilden, auf welcher der Inhalt als a-additives Funktional operiert, und daB jede offene Menge meBbar ist. 2. Das zweite Kapitel bringt den Begriff der alternierenden Differentialform. Die multilineare Algebra wird in dem Umfang, in dem wir sie brauchen, mitbehandelt. Differentialformen sind die natlirlichen Integranden der in Kap. III untersuchten Flacheninte grale. Hier werden auch die wichtige Transformationsformel fUr die Integration in n Veranderlichen und der Stokessche Satz bewiesen. Die Integration erfolgt tiber (kompakte) "gepflasterte" Flachen; das Integral erweist sich dabei als unabhangig von der Auswahl der Pflasterung. Da sich jede glatte Flache in natlirli cher Weise pflastern laBt, ist eine Integration tiber stets mo glich. Ahnlich dtirfte jede kompakte semianalytische Menge (mit Singularitaten!) Pflasterungen besitzen. Die letzten beiden Paragraphen des dritten Kapitels sind dann den Kurvenintegralen tiber beliebige rektifizierbare Wege gewid met. Urn das Integral in dieser Allgemeinheit zu erhalten, ist eine Untersuchung der absolut stetigen Funktionen notwendig. Damit werden auch die bereits in Band I angegebenen Satze tiber die Variablentransformation im Lebesgue-Integral und tiber den Zu sammenhang zwischen Differentiation und Integration bewiesen."

Das vorliegende Buch ist aus einftihrenden Vorlesungen tiber Funktionentheorie mehre- rer Veranderlicher entstanden. Seine Idee ist es, den Leser exemplarisch mit den wich- tigsten Teilgebieten und Methoden dieser Theorie vertraut zu machen. Dazu gehoren et- wa die Probleme der holomorphen Fortsetzung, die algebraische Behandlung der Po- tenzreihen, die Garben-und die Gohomologietheorie und die reellen Methoden, die von den elliptischen partiellen Differentialgleichungen herrtihren. 1m erst en Kapitel beginnen wir mit der Definition von holomorphen Funktionen mehrerer Veranderlicher, deren Darstellung durch das Gauchyintegral und deren Po- tenzreihenentwicklung auf Reinhardtschen Korpern. E s zeigt sich, daJ3 es im Gegensatz zur Theorie einer Veranderlichen ftir n 2 Gebiete G, d c a:: n mit G c d und G '" d gibt, derart, daJ3 jede in G holomorphe Funktion sich nach d holomorph fortsetzen laJ3t. Gebiete G, die kein solches G besitzen, heiBen Holomorphiegebiete. Diese Holomorphie- gebiete werden im zweiten Kapitel auf verschiedene Weise charakterisiert (Satz von Gar- tan - Thullen, Levisches Problem). SchlieBlich wird zu jedem Gebiet G die Holomorphie- htille H(G) konstruiert. Das ist das groBte (nicht notwendig schlichte) Gebiet tiber dem n a:: , in das hinein sich jede in G holomorphe Funktion holomorph fortsetzen laJ3t.