Принцип максимального модуля - Maximum modulus principle
В математика, то принцип максимального модуля в комплексный анализ заявляет, что если ж это голоморфная функция, то модуль |ж | не может показывать строгий локальный максимум это правильно в пределах домен из ж.
Другими словами, либо ж это постоянная функция, или для любой точки z0 внутри области ж существуют другие точки, сколь угодно близкие к z0 при котором |ж | принимает большие значения.
Официальное заявление
Позволять ж - функция, голоморфная на некотором связаны открыто подмножество D из комплексная плоскость ℂ и принимая комплексные значения. Если z0 это точка в D такой, что
для всех z в район из z0, то функция ж постоянно на D.
Перейдя на взаимный, мы можем получить принцип минимального модуля. В нем говорится, что если ж голоморфна в ограниченной области D, продолжаются до граница из Dи ненулевые во всех точках, то |ж(z) | принимает минимальное значение на границе D.
В качестве альтернативы принцип максимального модуля можно рассматривать как частный случай теорема об открытом отображении, который утверждает, что непостоянная голоморфная функция отображает открытые множества в открытые множества. Если |ж| достигает локального максимума на z, то образ достаточно малой открытой окрестности точки z не может быть открытым. Следовательно, ж постоянно.
Эскизы доказательств
Использование принципа максимума для гармонических функций
Можно использовать равенство
для сложных натуральные логарифмы вывести, что ln |ж(z) | это гармоническая функция. С z0 является локальным максимумом и для этой функции, из принцип максимума что |ж(z) | постоянно. Затем, используя Уравнения Коши – Римана мы показываем это ж′(z) = 0, а значит, ж(z) также постоянна. Аналогичные рассуждения показывают, что |ж| может иметь только локальный минимум (который обязательно имеет значение 0) в изолированном нуле f (z).
Используя теорему Гаусса о среднем значении
Другое доказательство работает с использованием теоремы Гаусса о среднем значении, чтобы «заставить» все точки в перекрывающихся открытых дисках принимать одно и то же значение. Диски укладываются так, чтобы их центры образовывали многоугольник от значения, где ж(z) разворачивается до любой другой точки в домене, но полностью содержится внутри домена. Таким образом, наличие максимального значения означает, что все значения в домене одинаковы, поэтому ж(z) постоянна.
Физическая интерпретация
Физическая интерпретация этого принципа исходит из уравнение теплопроводности. То есть, поскольку журнал |ж(z) | является гармоническим, таким образом, это установившееся состояние теплового потока в области D. Предположим, что был достигнут строгий максимум внутри D, тепло в этом максимуме будет рассеиваться к точкам вокруг него, что противоречит предположению, что это представляет собой установившееся состояние системы.
Приложения
Принцип максимального модуля имеет множество применений в комплексном анализе и может использоваться для доказательства следующего:
- В основная теорема алгебры.
- Лемма Шварца, результат, который, в свою очередь, имеет множество обобщений и приложений в комплексном анализе.
- В Принцип Фрагмена – Линделёфа, расширение на неограниченные области.
- В Теорема Бореля – Каратеодори., который ограничивает аналитическую функцию через ее действительную часть.
- В Теорема Адамара о трех линиях, результат о поведении ограниченных голоморфных функций на прямой между двумя другими параллельными прямыми на комплексной плоскости.
Рекомендации
- Титчмарш, Э. (1939). Теория функций (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета. (См. Главу 5.)
- Соломенцев Е.Д. (2001) [1994], «Принцип максимума модуля упругости», Энциклопедия математики, EMS Press