6.2分式线性函数及其映射性质这里是复常数,(3.1)如果则有反函数3.分式线性函数是单叶解析函数,把平面双射成平面。如果是函数(3.1)的奇点则Z平面w平面函数(3.1)是单叶解析函数,双射成Z平面w平面把约定时时扩充Z平面扩充w平面则(3.1)把扩充平面双射成扩充平面。当时当时可见,分式线性函数是由以下三种简单函数复合而得。例4.分式线性函数的映射性质约定:把复平面上的直线看作半径是无穷大的圆,或通过无穷远点的圆。定理4.1在扩充复平面上,分式线性函数把圆映射为圆。(保圆性)证设直线的方程为或对于或所以把直线映射成直线。所以把直线映射成直线。是w平面上的直线对于或或所以把直线映射成直线。设圆的方程为对于是w平面上的圆是w平面上的直线对于是w平面上的圆所以和把圆映射成圆。以下只须证明也把圆映射成圆。圆和直线的方程可以统一表示为:是实常数把代入,得圆的复数表示:其中是复常数。设,则代入上式,得是w平面上的圆或直线(d=0)。定理证完例在扩充复平面上把实轴映射成实轴。在有限复平面上除去原点的实轴。把除去原点的实轴映射成例设把不通过点的圆和直线映射为圆,把通过点的圆和直线映射为直线。设分式线性函数把扩充z平面上的圆C映射成扩充w平面上的圆ΓCΓ则或例问把圆的内部区域和外部分别映射成什么区域?切线实轴实轴,由知圆直线由保角性知道:圆直线圆内的点1映射成直线右边的点1,所以圆内的区域映射成直线右边的区域。定理4.2对于扩充z平面上任意三个不同的点以及扩充W平面上任意三个不同点存在唯一的分式线性函数,把分别映射成该分式线性函数可由以下比式解出:证利用(4.4)计算(4.4)左边,并消去可证。系4.1在分式线性函数所确定的映射下,交比不变.(4.4)的左边和右边分别称为以及的交比。例求分式线性函数,使代入公式得到:如果则可设,利用求出定理4.3扩充z平面上任何一个圆,可用一个分式线性函数映射成扩充w平面上任何一个圆。直线上的点可以有一个是如果称及是关于圆的对称点。圆C上的点和本身关于圆C对称。及圆心是关于圆C的对称点。定理4.4如果分式线性函数把扩充z平面上的圆C映射成扩充W平面上的圆Γ,则它把关于圆C的对称点及映射成关于圆Γ的对称点及.(保对称点性)Γ例设是w平面上的圆,则当时因为表示扩充z平面上的圆。因为0和是圆的对称点,且所以Z平面W平面,所以和是圆的对称点。当时是直线:5.两个典型的分式线性函数(1)上半平面保形映射成圆盘的分式线性函数。在上半平面任取一点使,可保证上半平面映射成圆内区域。该函数应该把实轴映射成圆该函数把实轴映射成圆取实数时因此,所求函数是一个具体的函数可取为则(保对称点性),可设(2)把圆盘保形映射成圆盘的分式线性函数。取时使因此,所求函数是总结分式线性函数的性质:保角性,保圆性,保对称点性,三个点(圆)分别映射成三个点(圆)的存在性。例如取则