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施瓦茨引理

施瓦茨引理複分析中的一個重要結果,它闡述了定義在單位開圓盤上的全純函式的性質。該引理以數學家赫爾曼·阿曼杜斯·施瓦茨的名字命名。具體內容如下:

設 ( \Delta = {z \in \mathbb{C} : |z| < 1} ) 是复平面中的开圆盘。

如果 ( f: \Delta \to \Delta ) 是全純函式,並且 ( f(0) = 0 ),則對於所有 ( z \in \Delta ),有 ( |f(z)| \leq |z| ) 成立,並且 ( |f'(0)| \leq 1 )。

如果存在 ( z
eq 0 ) 使得等式 ( |f(z)| = |z| ) 成立,或者 ( |f'(0)| = 1 ) 成立,則 ( f(z) ) 必須是形如 ( az ) 的旋轉,其中 ( |a| = 1 )。

這個引理不僅在複分析中有其重要性,而且在其他數學領域也有套用,儘管它不如黎曼映射定理那樣廣為人知。施瓦茨引理展示了全純函式的嚴格性,而實函式則沒有類似的結果。

此外,施瓦茨引理有一個推廣版本,稱為廣義施瓦茨引理,它適用於更一般的情況,例如當 ( f(z) ) 在 ( |z| < 1 ) 内解析且 ( |f(z)| < 1 ) 时,它提供了关于 ( f(z) ) 的更详细信息。

施瓦茨引理的證明依賴於最大模原理和全純函式的性質。在單位圓盤內全純且 ( f(0) = 0 ) 的函式 ( f ),如果在某個半徑為 ( r ) 的閉圓盤 ( D_r ) 內,( f(z) ) 的最大模為1,則 ( f(z) ) 必須是常數函式。如果 ( f(z) ) 在某點取值為1,則通過最大模原理,( f(z) ) 必須是常數函式。這種情況下,( f(z) ) 只能是 ( az ),其中 ( |a| = 1 )。