WYKŁAD

Analiza zespolona

WYKŁAD 2 (08.10.2013r.)

1

1

: +

+

− 2 = 4

≔ 0,0,1

ℂ = ℝ =

, : , ∈ ℝ

: \

→ ℂ

Niech ∈ \

.

Prowadzimy prostą przez o !. Prosta ta przetnie płaszczyznę = 0 w dokładnie jednym punkcie

" = , , 0 . Odwzorowanie definiujemy wzorem ! = + # . Wyznaczymy współrzędne .

Niech ! ≔

, , .

Definiujemy prostą parametryczną: $ % = + % ! −

= ∗ , % ∈ ℝ

∗ = 0,0,1 + %' , , − 0,0,1 ( = 0,0,1 + '% , % , % − 1 ( = % , % , 1 + % − 1

$ % leży w płaszczyźnie = 0 dokładnie wtedy, gdy 1

1 + % − 1 = 0 ⟺ 1 = % 1 − ⟺ % = 1 −

Niech %* = % = +

+,-

$ %* = 1 − ,1 − ,0

= /

+,-

Zatem .

jest wzorem na .

= 0

+,-

Inaczej mówiąc

, , = / + # 0

+,-

+,-.

Wyznaczymy teraz odwzorowanie ℎ: ℂ → \

, które będzie odwrotne do . Wybieramy dowolny punkt 2 = + # ∈ ℂ. Kładziemy " =

, , 0 . Prowadzimy prostą przez " i . Prosta ta przecina w punkcie i w pewnym punkcie ∈ \

. Definiujemy ℎ 2 ≔ !.Wyznacymy współrzędne odwzorowania ℎ. Niech 2 = + # , " =

, , 0 , $ % = + % " − , % ∈ ℝ.

$ % = 0,0,1 + %' , , 0 − 0,0,1 ( = % , % , 1 − %

Angelika Mirowska

Szukamy % ∈ ℝ takich, że $ % ∈ .

: + +

=

$ % ∈ ⟺ %

+ %

+ 1 − % = 1 − %

%

+ %

+ 1 − 2% + % = 1 − %

%

+

+ 1 − % = 0

% % |2| + 1 − 1 = 0

1

% = 0 ∨ t = 1 + |z| =:%*

x

y

1

x

y

|z|

$ %* = 1 + |z| ,1 + |z| ,1 − 1 + |z| = 91 + |z| ,1 + |z| ,1 + |z| : Zatem współrzędne ℎ dane są wzorem: x

> =

<

1 + |z|

y

=

=

1 + |z|

<

|z|

; = 1 + |z|

Chcemy rozszerzyć odwzorowanie do punktu . Niech ∞ oznacza dowolny punkt nie leżący na ℂ.

Kładziemy ℂ@ = ℂ ∪ ∞ . ℂ@ nazywamy płaszczyzną domkniętą. Odwzorowania i ℎ rozszerzamy do odwzorowań : → ℂ@, ℎ: ℂ@ → . Kładąc

= ∞, ℎ ∞ = . Niech BC oznacza metrykę euklidesową w ℝC. Definiujemy B: ℂ@ × ℂ@ → ℝE* wzorem B 2+, 2 = BC ℎ 2+ , ℎ 2

.

Ćwiczenie:

(ℂ@, B jest przestrzenią metryczną.

Ćwiczenie:

(ℂ@, B jest homeomorficzna z , BC

Własność 6:

Jeśli 2+, 2 ∈ ℂ, to

|2

B 2

+ − 2 |

+, 2

=

F1 + |2+| F1 + |2 |

Jeśli 2 ∈ ℂ, to

1

B 2, ∞ =

F1 + |2|

Angelika Mirowska

Dowód:

-Niech 2 = + # ∈ ℂ. Wtedy:

x

y

|z|

'B 2, ∞ ( = BC'ℎ 2 , ℎ ∞ ( = GBC H9 1 + |z| ,1 + |z| ,1 + |z| :,(0,0,1 IJ

x

y

|z|

= (1 + |z| + (1 + |z| + 91 + |z| − 1: x

y

1

|z| + 1

1

= (1 + |z| + (1 + |z| + (1 + |2| = 1 + |z| = 1 + |z|

- 2+, 2 ∈ ℂ, którym odpowiadają "+, " leżące płaszczyźnie = 0

@

1

!

@ +@ = BC( ,!+ = B(∞,2+ =

F1 + |2|

@@"@+@@ = KBC'(0,0,1 ,( , ,0 (L = + + 1 = |2| + 1 ⟹ @@"@+@@ = F1 + |2|

Zatem:

@@@@@ @@@@@

@@

"

"

"

@

+

+

@@ ∙ @ !

@ +@ = 1 = @ "

@@@@ ∙ @ !

@@ ⟹ @ !@@ = @ !@+@

Zatem trójkąty "+" i !+! są podobne. Stąd

@@"@+@@ "@+@"

@ @@

@ !

@@ = !@+@@!

@@ @

F1 + |2+|

|2+ − 2 |

|2+ − 2 |

1

= B(2

∎

+, 2

⟹ B(2+, 2 = F1+|2+| F1+|2 |

F1 + |2 |

Angelika Mirowska