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黎曼映射定理

數學中,黎曼映射定理複分析最深刻的定理之一,此定理分類了單連通開子集。

定理陳述

 為開圓盤, 單連通開子集。若 ,則存在一對一的全純映射 ,使 亦全純。換言之,   双全純同構。

注意到二維的全純映射不外乎保持定向的共形映射,它保持角度定向不變。

簡史

黎曼在他1851年的博士論文中陳述了這個結果,但其證明不完整。康斯坦丁·卡拉西奥多里在1912年發表了第一個完整證明。

注記

  • 黎曼映射定理乃是存在性定理,一般無法具體表示從  的全純映射。
  • 定理中對 的條件極寬鬆;舉例明之, 的邊界可能是碎形曲線,但 仍可透過共形映射映至單位圓盤,這在直觀上是很難想像的。
  • 此定理對 時即告失效:環型區域(形如 )之間的共形映射僅有反演縮放旋轉
  • 此定理在更高維度即不成立。
  • 黎曼曲面的框架下,此定理可推廣為單值化定理:單連通黎曼曲面必同構於  

证明概要

给定  ,我们希望构造一个函数 ,它把 映射到单位圆盘,把 映射到 。在这个证明概要中,我们假设 是有界的,且其边界是光滑的,就像黎曼所做的那样。记

 

其中 是某个(待确定的)全纯函数,其实数部分为 ,虚数部分为 。于是显然z0f的唯一一个零点。我们要求对于 的边界上的  ,因此我们需要在边界上有 。由于 是全纯函数的实数部分,我们知道 一定是一个调和函数,也就是说,它满足拉普拉斯方程

于是问题变为:存在某个实值调和函数 ,对所有的 都有定义,且具有给定的边界条件吗?狄利克雷原理提供了肯定的答案。只要确立了u的存在,全纯函数 柯西-黎曼方程便允许了我们求出 (这个论证依赖于 是单连通的假设)。一旦构造了  ,我们还需要验证所得到的函数 确实满足所有需要的性质。

文獻

  • John B. Conway, Functions of one complex variable, Springer-Verlag, 1978, ISBN 0-387-90328-3
  • John B. Conway, Functions of one complex variable II, Springer-Verlag, 1995, ISBN 0-387-94460-5
  • Reinhold Remmert, Classical topics in complex function theory, Springer-Verlag, 1998, ISBN 0-387-98221-3
  • Bernhard Riemann, Grundlagen für eine allgemeine Theorie der Functionen einer veränderlichen complexen Grösse(页面存档备份,存于互联网档案馆, Göttingen, 1851

黎曼映射定理, 在數學中, 是複分析最深刻的定理之一, 此定理分類了c, displaystyle, mathbb, 的單連通開子集, 目录, 定理陳述, 簡史, 注記, 证明概要, 文獻定理陳述, 编辑設d, displaystyle, mathbb, 為開圓盤, displaystyle, omega, subset, mathbb, 為單連通開子集, 若Ω, displaystyle, omega, mathbb, 則存在一對一的全純映射f, displaystyle, omega, 使f, displays. 在數學中 黎曼映射定理是複分析最深刻的定理之一 此定理分類了C displaystyle mathbb C 的單連通開子集 目录 1 定理陳述 2 簡史 3 注記 4 证明概要 5 文獻定理陳述 编辑設D z C z lt 1 displaystyle D z in mathbb C z lt 1 為開圓盤 W C displaystyle Omega subset mathbb C 為單連通開子集 若W C displaystyle Omega neq mathbb C 則存在一對一的全純映射f W D displaystyle f Omega to D 使f 1 D W displaystyle f 1 D to Omega 亦全純 換言之 W displaystyle Omega 與D displaystyle D 双全純同構 注意到二維的全純映射不外乎保持定向的共形映射 它保持角度與定向不變 簡史 编辑黎曼在他1851年的博士論文中陳述了這個結果 但其證明不完整 康斯坦丁 卡拉西奥多里在1912年發表了第一個完整證明 注記 编辑黎曼映射定理乃是存在性定理 一般無法具體表示從W displaystyle Omega 至D displaystyle D 的全純映射 定理中對W displaystyle Omega 的條件極寬鬆 舉例明之 W displaystyle Omega 的邊界可能是碎形曲線 但W displaystyle Omega 仍可透過共形映射映至單位圓盤 這在直觀上是很難想像的 此定理對p 1 W Z displaystyle pi 1 Omega mathbb Z 時即告失效 環型區域 形如 z C r lt z lt R displaystyle z in mathbb C r lt z lt R 之間的共形映射僅有反演 縮放與旋轉 此定理在更高維度即不成立 在黎曼曲面的框架下 此定理可推廣為單值化定理 單連通黎曼曲面必同構於C D displaystyle mathbb C D 或C P 1 displaystyle mathbb C P 1 证明概要 编辑给定U displaystyle U 和z 0 displaystyle z 0 我们希望构造一个函数f displaystyle f 它把U displaystyle U 映射到单位圆盘 把z 0 displaystyle z 0 映射到0 displaystyle 0 在这个证明概要中 我们假设U displaystyle U 是有界的 且其边界是光滑的 就像黎曼所做的那样 记 f z z z 0 exp g z displaystyle f z z z 0 exp g z 其中g u i v displaystyle g u iv 是某个 待确定的 全纯函数 其实数部分为u displaystyle u 虚数部分为v displaystyle v 于是显然z0是f的唯一一个零点 我们要求对于U displaystyle U 的边界上的z displaystyle z 有 f z 1 displaystyle f z 1 因此我们需要在边界上有u z log z z 0 displaystyle u z log z z 0 由于u displaystyle u 是全纯函数的实数部分 我们知道u displaystyle u 一定是一个调和函数 也就是说 它满足拉普拉斯方程 于是问题变为 存在某个实值调和函数u displaystyle u 对所有的U displaystyle U 都有定义 且具有给定的边界条件吗 狄利克雷原理提供了肯定的答案 只要确立了u的存在 全纯函数g displaystyle g 的柯西 黎曼方程便允许了我们求出v displaystyle v 这个论证依赖于U displaystyle U 是单连通的假设 一旦构造了u displaystyle u 和v displaystyle v 我们还需要验证所得到的函数f displaystyle f 确实满足所有需要的性质 文獻 编辑John B Conway Functions of one complex variable Springer Verlag 1978 ISBN 0 387 90328 3 John B Conway Functions of one complex variable II Springer Verlag 1995 ISBN 0 387 94460 5 Reinhold Remmert Classical topics in complex function theory Springer Verlag 1998 ISBN 0 387 98221 3 Bernhard Riemann Grundlagen fur eine allgemeine Theorie der Functionen einer veranderlichen complexen Grosse 页面存档备份 存于互联网档案馆 Gottingen 1851 取自 https zh wikipedia org w index php title 黎曼映射定理 amp oldid 63042888, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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