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复变函数与积分变换
第六篇 共形映射
分式线性映射-保圆性
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2025-08-16 11:21
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分式线性映射-保圆性
## 分式线性映射的保圆性 **定义** 在扩充复平面上,分式线性函数把圆映射成圆。 注意:我们把直线看成半径为无穷大的圆。 > **分式线性映射得保圆形核心就是一句话:它能把复平面上的一个圆(包括直线这种特殊的“圆”)变成另一个圆(或直线),而不会把圆变成三角形、正方形或者其他奇形怪状的东西。** 保圆性是什么意思?假设你在复平面上画了任意一个圆(或者一条直线)。现在,你把这个平面上每一个点都按照分式线性映射的规则 w = f(z) 移动到一个新的位置 w,从而得到一个新的平面(w-平面)。保圆性断言: 你原来画的那个圆(或直线),经过这种整体移动变换后,在 w-平面上必然会变成另一个圆或者一条直线。它不会变成一个椭圆、抛物线、双曲线、正方形、或者任何非圆非直线的图形。 **这里“保”的不是具体形状,而是“类型”**:一个圆可能被映射后变成一个大小不同、位置不同、甚至被“拉直”成直线(或反之)的图形,但它绝对不会跳出“圆或直线”这个范畴。  从上面可以看到保圆性包含四种意思: (1)z上的圆通过映射变成w平面上的圆 (2)z上的圆通过映射变成w平面上的直线 (3)z上的直线通过映射变成w平面上的圆 (4)z上的直线通过映射变成w平面上的直线 【证】由于分式线性函数为整线性函数与反比例函数的复合,而前者是保圆的,所以只需要证明反比例函数保圆即可。设 $z$ 平面
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