皮卡定理

更新时间:2022-08-25 16:51

皮卡定理可以指两个不同的数学定理,分别是皮卡大定理和皮卡小定理,它们都是关于解析函数值域。由法国数学家埃米尔·皮卡证明。

函数exp(1/z),在z=0处具有本性奇点。z的色相表示它的辐角,而发光度则表示绝对值。这个图像说明了接近于奇点时,可以取得任何非零的值。

皮卡小定理

皮卡小定理说明,如果函数 是整函数且不是常数,则 的值域或者是整个复平面,或者只去掉一个点。 这个定理在1879年证明。它强化了刘维尔定理:任何不是常数的整函数都一定是无界的。

皮卡的原始证明利用了模函数(Modular lambda function)。

证明概要如下:

若 的值域不包含复平面上的两个点,不失一般性地,可以假设 的值域不包含0和1,设 是其值域中的点,在这个点附近,可以选取模函数 的逆的某个单值解析分支,记作 。利用模函数的通用覆盖性和单值性定理,可以将 点( )附近定义的复合映射 解析延拓到整个复平面上,从而得到一个在复平面上单值解析但有界的函数。根据刘维尔定理,该函数为常函数。因此 也是常函数。

皮卡大定理

如果 在点w具有本性奇点,那么在任何含有w的开集中,对任意非∞的复数值A,有无穷多个z使得 ,A最多只有一个例外。 以上定理是说,全纯函数在本性奇点的任意邻域内,“无穷多次”地取到每一个有限的复值,至多有一个例外值。 这个定理强化了魏尔施特拉斯-卡索拉蒂定理,它只保证了f的值域在复平面内是稠密的。

性质

这个“唯一的例外”实际上在两个定理中都是需要的:指数函数 是一个整函数,永远不能是零。 在0处具有本性奇点,但仍然不能取得零。

皮卡大定理在一个更一般的形式中也是正确的,可以应用于亚纯函数:如果M是一个黎曼曲面,w 是M上的一个点,表示黎曼球面,是一个全纯函数,在w处具有本性奇点,那么在M的任何含有w的开子集中,函数f都可以取得除了两个点以外的所有的点。

例如,亚纯函数在z = 0处具有本性奇点,在0的任何邻域内都无穷多次取得值∞;但它无法取得0或1的值。

皮卡小定理可以从皮卡大定理推出,因为整函数要么是多项式,要么在无穷远处具有本性奇点。

皮卡定理介绍

皮卡定理是两个不同的数学定理的泛称,由法国数学家埃米尔·皮卡证明。这两个定理都涉及解析函数的值域。

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