AAN WELKER WAARDENVOORRAAD ZEKERE BEPERKINGEN ZIJN OPGELEGD
-ocr page 2- -ocr page 3- -ocr page 4- -ocr page 5-OVER HOLOMORFE FUNCTIES, AAN WELKER WAARDENVOORRAAD ZEKERE BEPERKINGENnbsp;ZIJN OPGELEGD.
-ocr page 6-K 2597
-ocr page 7-AAN WELKER WAARDENVOORRAAD ZEKERE BEPERKINGEN ZIJN OPGELEGD
TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDEnbsp;AAN DE RIJKSUNIVERSITEIT TE UTRECHT,
OP GEZAG VAN DEN WAARNEMEND RECTOR MAGNIFICUS, L. VAN VUUREN, HOOGLEE-RAAR IN DE FACULTEIT DER LETTERENnbsp;EN WIJSBEGEERTE, VOLGENS BESLUITnbsp;VAN DEN SENAAT DER UNIVERSITEIT INnbsp;HET OPENBAAR TE VERDEDIGEN OPnbsp;MAANDAG 6 OCTOBER 1941 TE 15 UUR.
DOOR
BASTIAAN HEIJNA
GEBOREN TE ARNHEM
GRONINGFN
Promotor: Prof. Dr. J. A. BARRAU
-ocr page 10- -ocr page 11-biz.
Inleiding....................... 1
§ 1. Functies, welker waardenvoorraad een gebied, dat tot
de eenheidscirkel behoort, uitsluiten......... 6
§ 2. Functies, die een gegeven waarde slechts éénmaal
§ 3. Functies met gelijke randwaarden in verschillende
punten...................... 13
§ 4. nbsp;nbsp;nbsp;Functies met vertakkingspunten.......... 16
§ 5. nbsp;nbsp;nbsp;Even en oneven functies.............. 18
§ 6. nbsp;nbsp;nbsp;Uitbreiding van het Lemma van Schwarz......20
§ 8. nbsp;nbsp;nbsp;Gevolgtrekkingen uit § 6 en § 7..........29
§ 9. nbsp;nbsp;nbsp;Over de lengte van beeldkrommen.........30
-ocr page 12- -ocr page 13-INLEIDING.
Dit proefschrift heeft zijn ontstaan te danken aan de opmerking van Prof. Dr. J. Wolff dat de meeste bewijzen in de dissertatienbsp;van H. Unkelbach aanzienlijk verkort kunnen worden door gebruik te maken van de eigenschappen van holomorfe functies, dienbsp;een positief reëel deel bezitten in het rechterhalfvlak, en dat ernbsp;tevens een aantal nieuwe stellingen ontstaat, door de voorwaardenbsp;die Unkelbach stelt, te variëren.
Wanneer nl. een holomorfe functie f(z) een pos. reëel deel heeft in het halfvlak H(i?zgt;0), dan gelden de volgende eigenschappen,nbsp;afkomstig van Prof. Wolff :
Rz
(B) —~ is een nietstijgende functie van i?z(als /z=c= Rz
(A) lf'(z)| -
constant is) met de limiet X ^ 0 voor Rz^ ^ oo, onafhankelijk van c.
(C) nbsp;nbsp;nbsp;Het getal X uit (B) is gelijk aan de hoekafgeleide van f(z)
f(z)
in oo, X = lim ang f'(z)= lim ang-.
Z—gt;-CO nbsp;nbsp;nbsp;Z—^OOnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;Z
¦ •Kf(z)
(D) nbsp;nbsp;nbsp;Voor iedere z m H is:nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^X.
R{z)
,T,, nbsp;nbsp;nbsp;-Kf^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,, , i?f(a) ,
(E) nbsp;nbsp;nbsp;hm ang—— = hm angf (z) ^--^^X, als agt;0.
z—gt;0 nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;0nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^
Opm. Het = teken geldt bij (A) slechts, als;
f(z)-
-P
|£| = 1; a, p en e constant.
f(z)-J-a z p
Bij (D) en (E) geldt het = teken slechts voor de functies az-fbi, a en b zijn reële constanten, a ^0.
Hieronder nu zullen enige stellingen van Unkelbach op de boven aangegeven manier bewezen worden:
') H. Unkelbach, Ueber beschrankte Funktionen, deren Wertevorral gewisse Lücken aufweist. Mathem. Annalen 115, p. 205.
‘) Comptes Rendus. tome 183, 1926.
-ocr page 14-1. „Satz ï” van Unkelbach luidt:
Geg. w=f(z) is holomorf en |f(z)i lt; 1 voor |zj lt; 1, f(0)=0, a=re'^ hoort niet tot de waarden voorraad van f(z) in de eenheidscirkel,nbsp;0lt;rlt;I, 0^(plt;27c.
Te hew.
2r log r-i
1 — r2
1 -f Z
1*1-2 -
Het = teken geldt alleen voor: °fr(z) =-
en voor de func
_ri 2
ties die hieruit door draaiing van het w- of z-vlak om de oorsprong verkregen worden.
Bewijs „door middel van het halfvlak”. i)
l-f-z nbsp;nbsp;nbsp;Sf(z)—1
Zij ^=-;-, danisdoorlt;I)(Q= log—-- een holomorfe functie
1' z nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;ffz)
met pos. reëel deel bepaald in het halfvlak gt; 0, want —^-
1 —af (z)
is lt; 1 en nergens = 0 in de eenheidscirkel, dus de log. kan langs iedere weg in de eenheidscirkel voortgezet worden.
l-laP
.|f'(0)|;i?(I)(l)=log
2|a|
2rlogr'quot;^
(A) geeft: |f(0)|
Het = teken geldt alleen als |lt;E)'(l)|=i?0(l), dus volgens blz.
J_£2
-ez
opm.: 0(!^)=a. nbsp;nbsp;nbsp;;--ib, |el=l.
Zien we af van draaiingen om O, dan mogen we sz door z en
1 1
—af(z) door rHrjz) vervangen. Uit lt;l)(l)=log- volgt: a=log—, b = 9. Er komt dan:nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;*nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^
1 rofr(z) 1 z
log
log
°fr(z)-l-r nbsp;nbsp;nbsp;1—znbsp;nbsp;nbsp;nbsp;r
waarin °fr(z) een functie is (Jie ^—r en waarvoor het = teken geldt. Men ziet gemakkelijk dat °fr(z) de gevraagde vorm heeft.
') 1^1 ^ 1 correspondeert met het halfvlak nbsp;nbsp;nbsp;De keuze van
vindt zijn oorsprong in de stelling van Lindelof:
Ond. gCQ beeldt nbsp;nbsp;nbsp;af op een deel van het Riem. opp. R, liggend
over het rechterhalfvlak, met 00 -voudig vertakkingspunt y. h(^) beeldt R(Q gt; 0 af op het gehele opp. R; g(l)=h(l) = l.
Gest. I g^( 1) I ^ I h'(1) |. = teken alleen als g=h, op ,,rotaties’’ na.
-ocr page 15-2. Geg. w=f(z) is holomorf en heeft pos. reëel deel voor R(z)gt;0. f(l) = l, i(z):^x, Rcf.=a, |l a|=p|l—a|, |arg(l a)—arg(l—(x)| =
0^4^^71. X = limangf'(z).
z~~^oo
Te bew.
, dan is 0(z) holomorf met pos. X
2a
logp
Bew. Stel lt;Igt;(z)= log
W-7.
reëel deel in Rzgt;0; lim ang 0'(z) =
, k = geheel getal.
log p i (2k7T 4') log^ P 4^
Volgens (D): nbsp;nbsp;nbsp;sOT(l), of: X ^
Transformatie naar de eenheidscirkel levert Satz II van Un-KELBACH:
1 nbsp;nbsp;nbsp;1 re'P^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2(l-r2)
A=-r—, a=-r, 2a=z a=-,
Dj,^ nbsp;nbsp;nbsp;1—re'?’nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;l r^—2r cos cp
, , nbsp;nbsp;nbsp;. ,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1 anbsp;nbsp;nbsp;nbsp;(1—re'P‘)
±t|f= im log-=imlog-r--^--
^ nbsp;nbsp;nbsp;^ 1—anbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^ re'P‘(re-'ï”—1)
1 d-a
= r-l
1—a
r sm w
-Tz—2arctg--®.
1—rcoS9
^ — gekozen worden.
Wegens 141 rt moet--^ arctg nbsp;nbsp;nbsp;_
2 nbsp;nbsp;nbsp;1—r cos 9nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2
Bovenstaande ingevuld geeft de verlangde transformatie:
1—2rcos9 r® ’¦‘P^2(l—r2).(—logr)
r sm 9 T—r cos 9
log2r 2arctg
9—TT gt;=M(r,9).
Opm. In het halfvlak blijkt Satz II een eenvoudiger gedaante te hebben dan in de cirkel.
3, Ook in de eenheidscirkel kan men Satz I en II een eenvoudiger vorm geven door een lineaire transformatie, n.1.
z^l
Geg. w=f(z) is holomorf en |f(z)| lt; 1 in |z| lt; 1. f(z) is nergens nul in |z| lt; l,f(0)=c.e'^, jyl c lt; l,limangf(z) = l,limangf'(z)=f'(l).
1 nbsp;nbsp;nbsp;losf^ c-f-y^
Te bew. |f'(0)| ^2clog— en f'(l) ^ nbsp;nbsp;nbsp;--
c nbsp;nbsp;nbsp;2 log c-^
-ocr page 16-Bew. Zij X,=- dan is 0(0= log— holomorf en i?Ogt;0 in
RZgt;0. Dus |0'(1)| ^i?0(l) of—|f'(0)| ^log —q.e.d.
Verder is:
i|;(0=(—log w)~i holomorf en nbsp;nbsp;nbsp;in R^gt;0.
i
= lim ang;-—-=
z-gt;l (1 z) log W
lim ang
loge
— loge
-1
-1
log ce'^ nbsp;nbsp;nbsp;log^ c (y 2kTc) ®nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;log^ c '
Uit X^^i?tj;(l) volgt de tweede te bewijzen formule.
Opm. De grenzen voor |f'(0)| en f'(l) kunnen niet verbeterd worden:
(1—2:)(1os'^o4-Yquot;)
Oj(z)—ezdoKc iyl iogc—iy voMoet aan de voorwaarden, terwijl voor deze functie het = teken geldt.
4. Uit 3 kunnen nog enige grenzen voor |f'(0)| en f'(l) worden afgeleid, die onafhankelijk van c of van y zijn:
1°. De functie hj^(x)=x log— heeft op het vak (0,1) een absoluut
maximum van de grootte e“i, dus:
|f'(0)1 ^-=0,7357.... e
1 1
2°. Wegens y2 ^0 is: f'(l) ^— log ~.
x^ y^
3°. De functie h2(x)=—^— heeft een absoluut minimum voor x=:y op het vak 0^x:^oo, dus:
Y^ Y^
2y
5. Geg. w=f(z) is holomorf en Rvf gt;0 in Rz gt; 0. f(l) = 1, lim angf(z)=:oo. Boog B {Rz=0, /zlt;p) wordt door f(z) glad af-
Z-^CxD
geheeld op een boog B^ (i?w=0, —cx5lt;/wlt;pj^).
-ocr page 17-1—a.
Te hew.
-4'i
2m 27u
Bew. g(w) =0(z) = I log--) is holomorf en 7?lt;I)(z)gt;0 in
w—a ^
1 nbsp;nbsp;nbsp;m—itj;
i?zgt;0. lt;D(1)= log
\ nbsp;nbsp;nbsp;1—a/
g(w) beeldt boog glad af op een boog Bg van —cxgt;i tot pgi dus door $(z) wordt boog B glad afgebeeld op Bg. Wegens lt;tgt;(oo)=oonbsp;m—id)
en 0(1)= nbsp;nbsp;nbsp;— zal bij een gegeven boog B^, dus bij geg. p^,
de grootste p behoren bij de functie Om(z)
De grootst mogelijke p2 behoort bij een boog Bg, die correspondeert
1
met Bi(—cxji, cxji), dus pg ^--. p is dus kleiner dan pm, behorende
27U
bij de afbeelding door lt;lgt;in(z) en p2=--. pm is bepaald door:
2t:
i _ mpmi—i'p
271
of;
Pm =
(lp—71)2
27i:m
277m nbsp;nbsp;nbsp;277mnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;' 27rm
Uit p ^pm volgt hetgeen te bewijzen was.
Transformatie naar de eenheidscirkel, ^ =-i-, nbsp;nbsp;nbsp;--geeft
z 1 nbsp;nbsp;nbsp;w 1
de ongelijkheid die Unkelbach in Satz VI vindt. f(z) gaat dan over in een holom. functie w(Q, die de waarde (3=re'*P niet aanneemt in
') Grondslag is de volgende stelling (Wölner) :
Geg. G en g zijn gebieden, die door Jordankrommen begrensd worden, welke een boog AB gemeen hebben, de restboog van g ligt in G; c in g.nbsp;G en g worden op een Q afgebeeld, waarbij c in het middelpunt van de Qnbsp;overgaat (bij beide afbeeldingen).
Gestelde: Bij de afbeelding van G wordt boog AB op een grotere boog van de cirkel afgebeeld dan bij de afbeelding van g.
cx— 1 nbsp;nbsp;nbsp;I
|!^| lt;1 , terwijl |w(C)| lt; 1 in |^| lt; 1. nbsp;nbsp;nbsp;--geeft m=log de boog
a 1 nbsp;nbsp;nbsp;r
mi \
271 /
7tl
correspondeert dan met een boog A, waarvan
Bl —ooi,
¦2m de lengte is:
/ 71 m 1 ;--
2 arcctg
4arctg — zodat de lengte a van een boog A 271 /nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;m
\2m
van de Q|^l = l, die door co(!^) op een gladde boog van lwl=l wordt afgebeeld, voldoet aan;
logr-
(Xr ^ 4 arctg
Satz VII, VIII en XII van Unkelbach, waarin de voorwaarde f(z):^x vervangen is door: f(z)=a alleen in vertakkingspuntennbsp;van de n® orde, kunnen op overeenkomstige manier korter bewezen worden.
§ I. Functies welker waardenvoorraad een gebied, dat tot de eenheids-cirkel behoort, uitsluiten.
a. Stelling 1,
1
Geg. w=f(z) is holomorf, lw| lt; 1 enP:;—voor |zllt;l.
1—Sw 1 1
m . nbsp;nbsp;nbsp;71
--- sm —log-
1—p‘‘ nbsp;nbsp;nbsp;71 \mnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;p
e-“lt;(a(=p, 0lt;plt;], f(0)=0. Te èe®. |w'(0)| ^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^
Bew. Kies tp zó, dat a=pe*'P. De functie 0(Q, bepaald door;
0((^) = log-0(1)= log-^—im, is holomorf en heeft
a—w nbsp;nbsp;nbsp;1 —znbsp;nbsp;nbsp;nbsp;p
pos. reëel deel in BX, gt; O, terwijl O lt; i?0(Q lt; m. Dus nbsp;nbsp;nbsp;=—^iem
ligt in het rechterhalfvlak waaruit volgt;
dij; |
dO |
dw |
1 dz | ||
dO |
dw |
dz |
¦ d^ |
71 ï? 1—p2
= -e“-^|w'0)|.i
m nbsp;nbsp;nbsp;p
- ¦ / ^ 1 ' e sin 1 — log
m
-ocr page 19-dus:
TC n?l
_ 0 m _
m 2p
¦p^ nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;/ TCnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1
'w'(O) I ^ e ™ sin — log — \ mnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;p
waaruit volgt hetgeen te bewijzen was.
Opm. Voor m oo komt er Satz I van Unkelbach. b. Functies waarvoor het = teken geldt:
Neem 9=0, a==p. Het = teken geldt als (p(Q=A^—Bi, Agt;0,
— log 1 nbsp;nbsp;nbsp;lo -
B reëel. Nu moet 4'(1)=—zijn, of Ai B=em dus
sm i — log — .m p
, TC nbsp;nbsp;nbsp;I
B = cos I — log -
.m nbsp;nbsp;nbsp;p y
Hierin is A gt; 0 wegens m gt; log p ^ gt; 0. De extremale functie is nu bepaald door:
TTl ,
— log
0111 nbsp;nbsp;nbsp;p-W
1—pw
=Ai^ B of:
pw m , nbsp;nbsp;nbsp;C—Cz ^ ™iogi
— = —-log-; C=e™ P
TCl nbsp;nbsp;nbsp;1—z
log-
p—w
De log. zijn bepaald door de voorwaarde: beide leden reëel als z=0.
Doorloopt z de rand |z| = l, dan doorloopt - de gehele
1—z
reële as, waarbij de punten en 1 van |z| = l corresponderen met de punten 0 resp. 00 van de reële as. Als z de Q|z| = l in pos. zin
van tot 1 doorloopt, dan doorloopt h(z)=—log^—^ de ima-
ginaire as van —ooi tot ooi, dus w doorloopt de 0|w| = l oneindig
vaak. Doorloopt z de andere boog van 0|z| = l, dan is--lt;0,
1—z
dus h(z) doorloopt een lijn //de imaginaire as en op afstand m daar-
=e
w—p
1—pw
van gelegen, dus w doorloopt oneindig vaak de O:
c. Stelling 2.
Geg. w=f (z) is holomorf en Rw gt; 0 voor Rz gt; 0. lim ang f (z)=00,
2—gt;00
lim ang f(z)=0, lim ang i'{z)=X, lim ang f'(z)=f'(0).
2—gt;0
w-l-a w—Of.
lt;e™, mgt;0, arg lt;z= — — lt;j^, nbsp;nbsp;nbsp;, i?(a)=a.
-ocr page 20-m^X nbsp;nbsp;nbsp;7:^
— . , , sh^ —, 7ï^ sin^ 9 m
TTi, w a\-l log - ' ^
Bew. 0(z)=——em nbsp;nbsp;nbsp;w—aj is holomorf en heeft pos. reëel
deel in i?zgt; 0. X^ is de hoekafgeleide van lt;£) in z=cx3.
O mX
X$= hm ang — = -—.
z—gt;00 nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2713.
=—i (1—(
lim ang 0'(z)
z—gt;0
-.SèA ^ -.2tli Tii 2a
2m m a
Wegens (E): lim ang lt;l)'(z) ^X^, waaruit volgt h.t.b.w.
z-gt;0
d. Opm.
Als m^cxo komt er de stelling :
Als w=f(z) een holomorf e functie met pos. reëel deel is in D (i?zgt;0), met de lim ang. =0, resp. oo voor z^O, resp. z^oo, ennbsp;de waarden voorraad van f(z) bevat niet de gehele halfrechte:
7Ü nbsp;nbsp;nbsp;7Z
|w|gt;0, — gt;argw= — —dan geldt voor de hoekafgeleide f'(0) in nul, resp. X in co, de volgende ongelijkheid;
sin^ ijl
e. Extremaaljunctie bij c;
We vinden op dezelfde manier als bij b, dat voor 02(z), bepaald door:
7ii nbsp;nbsp;nbsp;lt;[)2(z) a
-log-
m nbsp;nbsp;nbsp;^2(2)—a
mX
27Ta
, A=
log 1
, B=-i 1
Az B
het = teken geldt, en dat deze functie het halfvlak Rzgt; O afbeeldt op een oneindig-bladig Riem. oppervlak, liggend op de ,,ring”
=e“. De log. moet zo ge-
tussen de imag. as en de cirkel F: kozen worden dat lt;1)2(0)=O-
$2 S
’) Prof. J. WoLFF, Sur les fonctions holomorphes dont l’ensemble des valeurs est soumis a certaines restrictions. Proceedings Vol. XLIII, No. 8,nbsp;1940.
-ocr page 21-We bekijken deze afbeelding wat nader en voeren ze daarom in étappen uit:
i nbsp;nbsp;nbsp;mnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w a
^2= ~ nbsp;nbsp;nbsp;Z3=e^”; -=H'gt; w=lt;lgt;2(z).
Az B nbsp;nbsp;nbsp;7rinbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w—a
De cirkels door de punten — — = D en —-— =E (fig. 1) gaan
A nbsp;nbsp;nbsp;A
w a
=const.
achtereenvolgens over in de lijnen: arg Zj = const.; Rz^ = const.; [zgl = const.; cirkels
De cirkels van Apollonius t.o.v. de punten D en E gaan achtereenvolgens over in de krommen:
w a
|zi| = const.; /zg = const.; arg Zj = const.; cirkels arg
: const.
Opgemerkt zij, dat men niet de gehele cirkels krijgt, doch slechts de bogen tussen imaginaire as en cirkel F (fig. 2).
Als z loopt van D naar E langs een cirkel door D en E, dan doorloopt w oneindig vaak een cirkel |w a| : |w—a|= const.nbsp;Met het stuk der imag. as in het z-vlak buiten D en E correspondeertnbsp;de o.v. (oneindig vaak) doorlopen imag. w-as, met het stuk dernbsp;imaginaire z-as tussen D en E correspondeert de o.v. doorlopen cirkel F. Als z van een punt van ED naar een punt van het verlengdenbsp;van ED loopt langs een cirkel van Apollonius, F^, dan loopt w vannbsp;E tot i?w=0 langs een boog Fg van een cirkel arg(w a)—nbsp;arg (w—a) = const. Als F^ zich samentrekt tot E, dan draait Fgnbsp;o.v. om a.
-ocr page 22-10
f. Stelling 3. (fig. 3)
Geg. w(z) holomorf, |w(z)| lt; I en iw a| gt; 1—a in |z| lt;1, w(0)=0, 1—a
3- nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;-l
sin k
|lt;alt;l, k=n.-, lim ang w(z) = l, lim ang w'(z)=w'(l).
Te bew. (w'(O)j ^
1 z
Bew. Stel Wi=k-
(1)
1 w’ nbsp;nbsp;nbsp;’nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—z
g{^) =—iwg is holomorf en Rgi^) gt; 0 voor RX, gt; 0.
1-z\'
1—w 1 w
ik
w'(z)
1 w /
|g'(l)l=k|w'(0)|, Rg{l) = sink Volgens (A): k|w'(0)| ^ sin k q.e.d.
Zij vervolgens f(l^) =
, dan is:
Wj—1
r nbsp;nbsp;nbsp;rnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;i
kw'(l) k
- cotg 2 2
hm ang — = hm ang-—
; z-gt;l nbsp;nbsp;nbsp;i ilg'^^TTw.
1—z
Riil)==R^=-^^: ' ^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;e^*^—Inbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2—2 cos k
Door toepassen van (C) en (D) volgt het gestelde.
Opm. I. Het = teken geldt als f(Q—A^ Bi, A en B moeten zó gekozen worden, dat:
f(l)=i(e'^‘—l)“i, Agt;0 en B reëel.
Zij nu ^aiz) bepaald door (zie (1)):
i nbsp;nbsp;nbsp;_nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—O,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1 ,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z e*”^
— Ins'
ki
, 1—lt;53
k ^ =Wi,
.A!; Bi of
1 *1*3
1 ^3
-1
dan zal voor lt;lgt;3(z) in de hier bewezen formules het = teken gelden.
De gevonden grenzen kunnen dus niet verbeterd worden.
Opm. 2. Als a loopt van 4 tot 1, dan loopt k van tc tot 0, dus
sin k nbsp;nbsp;nbsp;2nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;k
—;— van 0 tot 1 en — tg — van oo tot 1. knbsp;nbsp;nbsp;nbsp;knbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2
Opm. 3. De waarde b=l—2a wordt door w(z) niet aangenomen,
-ocr page 23-volgens Unkelbach is dus |w'(0)| lt;9K(b) (biz. 2) en w'(l) ^M(b,7r).
Men ziet gemakkelijk in, dat voor corresponderende k en b;
?lli(b) ^ —— en M(b,7T) ^--tg — is. knbsp;nbsp;nbsp;nbsp;k 2
g. Stelling 4.
Geg. Als bij f, i.p.v. w(0)=0, ^lt;alt;l echter:
0lt; 1 lt;a, lim ang w'(z)=w'(—1), lim ang w(z) = l—2a.
z—gt;—1 nbsp;nbsp;nbsp;z—gt; 1
4a^
Te bew. w'(—l).w'(l)^—.
Bew. Zij f(^) en k als bij f, dan is Wi=tc voor z=—1, dus
lim ang f(Q=—
^-^?0 2
1—a w'(—1)
(l-a)2
7U W'(--1)
4 a(l—a)
_4 nbsp;nbsp;nbsp;Tz
lim ang f'(0=-^-¦---• w'(—1) = —
;:-^o nbsp;nbsp;nbsp;(e™—1)2 (2—2a)2nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;4
Bij f is afgeleid:
X£ =
kw'(l) nbsp;nbsp;nbsp;7t(l—a)w'(l)
met (E) volgt hieruit;
q.e.d.
Ttw'{-1)
7r(l—a)w'(l) nbsp;nbsp;nbsp;4a(l—a)
Het
teken geldt hier voor dezelfde functie 03(z) als bij f,
geeft:
nl. k vervangen door tt
^3(—0= limangO^(z)=—(1—a)cotg —
z-gt;—1 nbsp;nbsp;nbsp;“nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^
2a nbsp;nbsp;nbsp;Inbsp;nbsp;nbsp;nbsp;k
(i)'(i)= nbsp;nbsp;nbsp;_.tg-
Ook hier kan de gevonden grens dus niet verbeterd worden.
Opm. Op het eerste gezicht zou men een dalende functie voor de grens verwachten. Immers, een grotere a geeft een kleinere cirkelnbsp;van waarden die w niet aan mag nemen, wat een minder sterke beperking lijkt. Toch blijkt dit, tezamen met w(—1) = 1—2a, een sterkere beperking voor w(z) te zijn, want er hoort een grotere grens bij.
-ocr page 24-12
Stelt men a= 1, dan gaat het geg. over in:
w(z) holomorf en lw(z)| lt; 1 voor lz|lt;l, lim ang w(z)=l,
2—
lim ang w(z)=—1, lim ang w'(z)=w'(^—1), lim ang w'(z)=w'(l).
2—gt; 1 nbsp;nbsp;nbsp;2—^ 1nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;Z—^1
Zoals bekend is, geldt nu; w'(I).w'(—1) ^1.
De grens is dus discontinu bij a= 1, want lim — = — lt; I.
§ 2. Functies die een geg. waarde slechts één maal aannemen.
a. Stelling 5.
Geg. w(z) is holomorf en |w(z)|lt;l voor |z|lt;l, w(0)=0. w{z) — y.=^0 als en alleen als z=p,
2|«| log
(1)
l-k-P
Bew. Volgens een uitbreiding van het theorema van Schwarz
is f(z) =-- holomorf en |f(z)jlt;l voor |z|lt;l, terwijl
aw—1 z—p
i(z)^0 in |z| lt; 1 (volgt uit het geg.).
1 nbsp;nbsp;nbsp;1 z
-, dan is g(C) holomorf en heeft pos.
f(z) nbsp;nbsp;nbsp;1—z
reëel deel in RZ gt; 0.
1—lal^
geeft;——-V |w'(0)1-
log
|g'(l)l^i?g(l)= log waaruit volgt h.t.b.w.
Het = teken geldt als g{Xi)='C, log herleiding volgt;
i arg - waaruit na enige
7.
^^(z)—a
cz -f c
. nbsp;nbsp;nbsp;- -e c= log -.
afl)4(z)—1 nbsp;nbsp;nbsp;pz—1nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;p
Voor 04(z) wordt (1) dus een gelijkheid, terwijl 04(z) aan de geg. voorwaarden voldoet. De gevonden grens kan dus niet verbeterdnbsp;worden.
-ocr page 25-13
Ofm. I. Als bovendien gegeven is dat w „schlicht” is, dan volgt uit de bewijsvoering;
1—Iwi
1—Izi
- w'(0) •
^2 log
voor iedere z met Izl lt; 1.
^ 4 log —(zie stelling 11). |w (0)1
Ofm. 2. Neemt men a=p=0, dan komt er: I w''(0)
w'(0)
b. Stelling 6.
Geg. w(z) is holomorf en R\vgt;0 in Rzgt;0. w(z)=a als en alleen als z=p, w'(p):?^:0, Ry.=a., i?^=b;lim ang w(z)=0, lim ang w'(z)=X
z—gt;0
lim ang w'(z)=w'(0).
z—gt;-0
b
Te bew. w'(0) ^ —
|a|2X
a(a—bX) \ nbsp;nbsp;nbsp;p
/ nbsp;nbsp;nbsp;z—pnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w4-5c\ ^
Bew. f(z)= log—=.- heeft pos. reëel deel in Rzgt;0
^ ^ nbsp;nbsp;nbsp;\nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z pnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w—xlnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^
(dezelfde redenering als nbsp;nbsp;nbsp;bij a).
—1 1
ft nbsp;nbsp;nbsp;ft (- “K'(^)
p nbsp;nbsp;nbsp;p \a a.
a
2 arg-
f'(0) = lim ang f'(z)
z—gt;0
=Mr^w'(0).
arg-
¦ Al'
/ nbsp;nbsp;nbsp;z—p\
lim z log —= lim ang z log
z—^ooV nbsp;nbsp;nbsp;2:—gt;-oonbsp;nbsp;nbsp;nbsp;W OC
f(z)
w a
-1
Xj= lim ang
2(a—bX)
Uit f'(0) ^X( volgt het gestelde.
§ 3. Functies met gelijke randwaarden in verschillende punten.
a. Stelling 7.
Geg. w(z) holomorf met pos. reëel deel in Rzgt; 0, w(z):^a=a4-bi, lim angw(z) = lim angw(z) = oo, lim angw'(z)=X, limang z.w(z) = (j..
Z~^00 nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;0nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;Z-^CXDnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z—^0
Het beeld van de pos. reële as loopt n maal om a.
Te bew. X;a ^
nTT
-ocr page 26-14
-1
w a
Bew. f(z)=|log
is holomorf en heeft pos. reëel deel
w—«/
in i?zgt;0. De log. is zó bepaald, dat f(z)-^oo als z-^oo langs de reële as.
r nbsp;nbsp;nbsp;V
Iim ang — = lim ang
Z—^OO nbsp;nbsp;nbsp;Znbsp;nbsp;nbsp;nbsp;7,—VCO
1,. nbsp;nbsp;nbsp;w—a
= hm ang--
7.—^OO nbsp;nbsp;nbsp;Z
2a
X
-«)}
z log 1
w-
Als z loopt van oo naar 0, dan neemt {arg (w a)—arg (w-
si
met 2n7t toe of af, dus f(0) =
2n7T
2a
-1
2a
-1
f(z) =
log 1
—2rai£
..
1£
rm w—a anbsp;nbsp;nbsp;nbsp;a
2n7r \
f-(0). lim ang nbsp;nbsp;nbsp;= lim a„gnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;, ,
z-a^o nbsp;nbsp;nbsp;znbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z_gt;o ^ 2n ^ z(w—a)
(E) geeft;
^ — of Xp;^~q.e.d.
2n^7r^pi 2a
n'^TT
Ook hier kan de grens niet verbeterd worden. Het = teken wordt bereikt door de functie:
2n7C
lt;1gt;5(Z)= '
\( \“1 (ae2az i a/[e2az gt;—ij ,
die wordt gevonden door te stellen;
lt;Igt;g a\~^ 2az i
f(z)^log
O5—a
2n7i
welke functie aan de geg. voorwaarden voldoet.
b. Stelling 8.
Geg. w(z) holomorf, |w(z)|lt;l en w#a=re*'P in |z|lt;l. lim ang w(z) = lim ang w(z)=I, lim ang w'(z)=w'(Pj),
lim angw'(z)= w'(p2), 27rgt;arg gt;arg ^ 0, |pi| = |p2j = l. De
cirkelboog die |z| = l loodrecht snijdt in Pj en Pg en binnen |z| = l ligt, wordt afgebeeld op een kromme, die n maal om a loopt.
Te beu). |w'(Pi).w'(P2)(^(-^^
\|Pi—P2I 1—lal'
-ocr page 27-15
^ , nbsp;nbsp;nbsp;1 w
Bew. Stel co=--,
1—w
’ -P2 3n
kozen moet worden, dat: — ^ arg 1/-lt; —, dan is to(^) holomorf
2 nbsp;nbsp;nbsp;r Pi 2
met pos. reëel deel voor nbsp;nbsp;nbsp;terwijl co(0)=(ü(oo)—oo.
co
lim ang ~~ = lim ang gt;oo Snbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;p2 = lim ang |
|
1 W 1—w |
z—Pl |
1 d-W |
2 | |
Z P2 |
1—w |
|w'(Pi)|.|P2—Pl |
lim ang co . nbsp;nbsp;nbsp;= lim ang
^—gt;¦0 nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;-^1
l re‘'P nbsp;nbsp;nbsp;1—r^ ii....)nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—|aP
1—re^'P nbsp;nbsp;nbsp;1 r2—2r cos o
Met stelling 7 volgt hieruit:
co nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^—;;-, dus dc a Van stelling 7 is:
q.e.d.
nir 1—a
Daar stelling 8 een transformatie is van stelling 7, kan de hier gevonden grens evenmin verbeterd worden als bij stelling 7.nbsp;c. Stelling 9.
Geg. |w(z)|lt;l en w(z) holomorf voor |z|lt;l, w(z)=0 als en alleen als z=0, w'(0)^0. lim ang w(z) = l= lim ang w(z),
Z—gt;1 nbsp;nbsp;nbsp;Z—gt; 1
lim ang w'(z)—w'(—1), lim ang w'(z)=w'(l).
z-gt;—1
z-~gt;l
Te bew. {w'(l)—1}{—w'(—1)—1}^-
Bew. f(z) = z ^.W7^:0, f(z) holomorf en |f(z)|lt;l als |z|lt;l, w
f'(z)=---, lim angf'(z)=w'(I)—1, limangf'(z)=—w'(—1)—1.
z z^ z^l nbsp;nbsp;nbsp;z-^—1
Volgens de stelling uit § 1, d is dus:
in de plaats
’) Omdat lim ang — ^0, mogen we hiervoor lim ang !^-^oonbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^-^oo
zetten.
-ocr page 28-16
Opm. I. Beide factoren van het linkerlid zijn positief, want w'(l)gt; 1 en —w'(—1)gt; 1 (bekende stellingen).
opm. 2. Is nog gegeven:—^w'(—l)=w'{l), dan volgt uit stelling 9;
w'(l)^|7r 1=2.57079....
Opm. 3.
^(z—1)
Het = teken geldt voor de functie lt;I)g(z)=z.e(i i)z i—i.
Men ziet; ^)g(l)=Og(—1) = 1, Og(z)=0 alleen als z=0 en [Og(z)( lt;1 Tc(z-1)
want R-^; heeft het teken van:
(l i)z l—1
R{z—1){(1—i)z l i}=i?{|z|2—l (z—^z) i(z z)}lt;0 als |z| lt; 1 $g(z) voldoet dus aan de gestelde voorwaarden, terwijl:
a)e'(z)=^^
, dus
27rCgt;6(z)
{(l i)z l—iP
27U nbsp;nbsp;nbsp;-27t
(2i)^
§ 4. Functies met vertakkingspunten.
a. nbsp;nbsp;nbsp;Stelling 10.
Geg. w(z) is holomorf en |w| lt; 1 voor |z|lt;l, w(0)=w'(0) = = .... =w^“~^*(0)= 0, lim ang w(z) = l, lim ang w'(z)=w'(l).
Z—Z—gt;-1
Te bew. w'(l) ^n.
w(z)
Bew. g{z) = -^zzi holomorf en |g(z)|lt;l in |z(lt;l (herhaalde toepassing van Schwarz) g(0)=0.
lim ang g(z)=w'(l)—(n—l)w(l) ^ l-gt;w'(l) ^n q.e.d.
Z—gt;1
Het = teken geldt voor w=zquot;.
b. nbsp;nbsp;nbsp;Stelling 11.
Geg. w(z)=az“ bzquot; i ..., |z|lt;I, a^O, n is een natuurlijk getal, |w(z) lt; 1 als |z|lt;l, wjzj^^O als z#0.
Te bew. — ^2 log—, anbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^ lal
-ocr page 29-17
Bew. Stel f(z)=a bz ... .=z-i'.w(z), dan is: f(z) holomorf en f(z)^0 in |z|lt;l, en |f(z)|lt;l in |z|lt;l. Volgensnbsp;3 (inleiding) is dan:
|f(0)|^2|f(0)|log
Ofm. I. Voorn=l komt hetzelfde resultaat als in stelling 5, opm. 2, want in dit geval is a=w'(0) en b=Jwquot;(0).
Ofm. 2. Het = teken geldt voor 07(z)=zquot;0i(z) (zie 3, inleiding).
c. Stelling 12.
Geg. w(z)=a^z“ an_,_iz“ ^ ..|w(z)|lt;l voor |z| lt;1, ajj=ce‘7, w(z):^0 als z^O, lim ang w(z) = l, lim ang w'(z)=w'(l).
Z^l nbsp;nbsp;nbsp;Z—^1
log^ C Y^
Te bew. w'(l)^n-|--.
2 log
Bew. Stel g(z) =z-quot;.w(z), dan is g(z) holomorf, g(z)7^0 en |g(z)|lt;l voor |z|lt;l. g(0)=ce‘t, dus volgens 3 (inl.)
g'(l)=limangg'(z)^
z-gt;i nbsp;nbsp;nbsp;2 log
g'(z) = —nz“quot;“hw(z) z-“.w'(z), dusg'(l)=w'(l)-—n
log^ c Y^
q.e.d.
d. Stelling 13.
Geg. |f(z)| lt; 1, f(z) holomorf en 7^0als|z|lt;l, f'(a)=0, f(a) = ce‘t, 0lt;clt;l, —Tclt;Y^7r, limangf(z) = l, lim ang f'(z)=f'(l).
z—gt;-l nbsp;nbsp;nbsp;z—gt;-l
log^ c Y^ 1—|a|^
Te bew. f(l)^-A_±L.^L logC“^ |1—«p
Bew. w=—log f(z) is holom. en heeft pos. reëel deel in |z|lt;l. w(l)=0 (zo is de log. gekozen), w(a)=—loge—i(Y 2k7r)=p,
w'(a)=0. Stel nbsp;nbsp;nbsp;dan voldoet g(i;)
aan de voorwaarden van stelling 10, dus lim ang g'(z)^2
z—gt;1
1 nbsp;nbsp;nbsp;P P 3 f'(z) dz
(w p)2-p-f(z)‘di: p p f'(l)|l-aP -21ogc.f'(l)
dus hm angd-—— ^2, of:
pp ¦ 1—|a|2 nbsp;nbsp;nbsp;log2c (Y 2k7T:)2'1—|a|^
waaruit het gestelde volgt wegens (Y 2k7i:)^ ^ Y^-
^2
-ocr page 30-18
Het = teken geldt als g{z)=z^, dus voor de functie ^g(z) bepaald door:
. - =c^ P=— log C—iy.
$8(2) =e
w(z) p P
lt;Igt;8(z) voldoet aan het geg., dus kan de gevonden grens niet verbeterd worden.
§5. Even en oneven functies.
Geg. w(z) is holom. en even, |w| lt; 1 voor |z| lt; 1; w(0)=0, lim ang w(z) = I.
Z—gt;1
Te bew. lim ang w'(z) ^ 2.
z-^1
Bew. Aangezien w'(0)=0, volgt het gestelde uit stelling 10. De grens kan niet verbeterd worden: Wo=z^ voldoet aan de voorwaarden, terwijl lim ang Wo'(z)=2. Merkwaardig is dat de veel ster-
z—gt;-l
kere voorwaarde ,,w even” toch geen scherpere grens geeft dan de voorwaarde w'(0)=0.
b. nbsp;nbsp;nbsp;Toepassing van stelling 14 op niet-even functies.
Stelling 15,
Geg. f(z) is holomorf en (f(z)|lt;l voor |z|lt;l, f(0)=0. lim ang f'(z)=f'(l), lim ang f'(z)—f(—I), lim ang f(z) =
z--gt;l nbsp;nbsp;nbsp;z—gt; 1nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;z—^l
= lim ang f(z) = l. —1
Te bew. f'(l)—f'(_])^4.
Bew. Stel f(z)-t-f(—z)=2w(z), dan voldoet w(z) aan de premissen van stelling 14, dus lim ang w'(z) ^ 2.
Z~^l
Hieruit volgt:-^--'^2^ q.e.d.
Geg. w(z) is holom. en even, |w| lt;1 als |z| lt;1; w(z)—0 alléén als Z=0, w''(0):5^0.
Te bew. nbsp;nbsp;nbsp;^24 |w”(0)|lognbsp;nbsp;nbsp;nbsp;- .
|W
„ nbsp;nbsp;nbsp;,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w''(0)nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;w^^’^ho)
2!
waaruit lt;ïgt;lt;“*(0) aj^elezen kan worden.
Bew. Stel a=z^ 0((t)=w(z)= —a H--7;—- nbsp;nbsp;nbsp;...
4!
-ocr page 31-19
Uit stelling 11 volgt: |Oquot;(0)| ^4|lt;t'(0)l log 1^)'(0)|-^ waaruit;
(IV)
|W
log
12
Deze grens kan niet verbeterd worden. Zij nl. $9(2) =3),(z2) (stelling 11, n=l). Zoals bekend geldt |07(0)|=4|lt;1)7(0)| log |lt;I)j(0)(-^.nbsp;Wegens 20,(0)=09(0) en Oj,^^’^(0) = 12 O^'(O) volgt hieruit:
!lt;igt;r^(o)i
12
= 2|lt;l);(0)|log-
1‘Igt;9(0)I
zodat voor ^9(2) het = teken geldt.
d. Stelling 17.
Geg. w(z) is holomorf en even, |w|lt;l en w^O voor |z|lt;l; w(0)=ce*7, IyI ^7T, lim ang w(z) = l, lim ang w'(z)=w'(l).
Z--gt;1 nbsp;nbsp;nbsp;2-^1
Te bew. w'(l)^—-|w''(0)|^4c log—.
Bew. 0(a) als boven, dan is w'(z)=2zO'((t). Het gestelde volgt
uit 3 (inleiding) door in te vullen: 2lt;l)'(0)=wquot;(0), 2 lim ang 0'(lt;t) =
2—gt;1
=w'(1). Daar de grenzen voor w'(l) en |w''(0)| gelijk zijn aan 20j(l) resp. 2|Oj(0)| (zie 3, ink), wordt de grens hier dus bereikt voornbsp;O,o(z)=lt;l),(z2), want dan is lt;!);„(l)=20j(l2) en |0jp(0)|=2|0;(0)|.nbsp;Ofm. Is geg. w(0) lt;0 i.p.v. w(0)=ce‘t, dan is:
w'(l) ^ 2-71
want dan is
log2 C 7t2 nbsp;nbsp;nbsp;7t2-|-7t2
log C-^
W'(l)^ nbsp;nbsp;nbsp;^ ^-——=271.
re
e. Stelling 18.
Geg. w(z) holomorf en oneven, |w|lt;l voor |z|lt;l, w(z)^0 als z^érO, w'(0)=ce'^, lim ang w(z) = l, lim ang w'(z)=w'(l).
2—gt;1 nbsp;nbsp;nbsp;Z—gt;1
T, Uw. :w'quot;(0)i^l2clogi; nbsp;nbsp;nbsp;^ iSg’°nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.
c nbsp;nbsp;nbsp;— log c
Bew. w(0)=0. Stel w(z)=z.f(z), dan is f(z) een even functie, die aan de premissen van stelling 17 voldoet, dus:
1 nbsp;nbsp;nbsp;log2 C Y^
|i''(0)l ^4clog— en f'(l)=limang f'(z) gt;-^-
c nbsp;nbsp;nbsp;z-gt;inbsp;nbsp;nbsp;nbsp;— log c
Hieruit volgt het gestelde wegens f ” (0) =|^w'quot; (0) en f' (1)=w' (1)— 1. Het = teken geldt als f(z) =lt;l)io(z), dus als w(z) =z.Oio(z).
-ocr page 32-20
f. Stelling 19.
Geg. w(z) is holomorf, oneven en in |z| lt; 1; |w| lt; 1; |a|=r lt; 1.
Te bew. lw'(0)| ^ 2r ]/—r^^O.
r nbsp;nbsp;nbsp;1—r*
Bew. Als w(z) ^a. oneven is, dan is ook w(z) ^ — a, dus ^ a^. is een holomorfe functie van z^ = u. Zij w(z) = ajZ
a3Z®d-a5Z® . . . dan is ¦w^{z)^i{a)=Si\ci 2d.-^ai^rs^ ____^
Volgens Unkelbach, Satz 1:
, nbsp;nbsp;nbsp;,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2r2 log r-2
Uit |f'(0)| = |aip=|w'(0)|^ volgt het gestelde.
Opm. De hier gevonden grens is kleiner dan die bij Unkelbach (er is ook een voorwaarde meer) nl.;
, nbsp;nbsp;nbsp;1 /log r-^ 2r log r-^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;4r^ log r-^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;4x^ log* r-^
te bew. 2r -lt;-2- of ---lt;-2-
1 1—r« nbsp;nbsp;nbsp;1—r*nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—r*nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;(1—r*)*
, nbsp;nbsp;nbsp;,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—r*
dus moet log — gt;-, wat door Unkelbach is bewezen.
r 1 r*
§ 6. Uitbreiding van het Lemma van Schwarz.
Zij F de verzameling der functies, die aan de voorwaarden van het Lemma van Schwarz voldoen.
a. Stelling 20.
Geg. w(z) e F, w(p) = a, |a|v^lp|7^0.
pw—«z
z—p
Te bew.
Pz—aw
-pz
Bew. Uit het geg. volgt: |w| lt; |z| dus ook |a|lt;|p|. Verder dat Wi(z) =z-i. w(z) holomorf en Iw^l lt; 1 in |z| lt; 1 is, dus:
z—p
Wi
-Y
1—pz
waaruit (l) volgt door in te vullen Wi=z-^.w en y=:a.p-i.
Het =teken geldt alleen als:
Wi—T
:1
1—YM',
1-pz
waardoor een holom. functie w(z) bepaald is, die aan het geg. voldoet.
-ocr page 33-21
b. nbsp;nbsp;nbsp;Bij gefixeerde z is door (1) een cirkelomtrek F bepaald, waarbinnen of waarop w moet liggen. Uit (2)nbsp;volgt nl., dat Wj tot een cirkel F' metnbsp;niet-euclidisctimiddelpt. y t.o.v. E behoort.
Uit F' wordt F verkregen, door de gehele figuur uit O met z te vermenigvuldigen, w ligt dan in het gearceerde gebied. Dezenbsp;grens is dus scherper dan „Schwarz”,nbsp;want F ligt geheel binnen de O |w| ^ |z|.
Opgemerkt dient echter te worden, dat hier gebruik is gemaakt van de functie-waarde in (3, wat bij Schwarz niet hetnbsp;geval is.
c. nbsp;nbsp;nbsp;De punten van F met extreme afstand tot O liggen op de lijn door O ennbsp;zy. Voor de maximale afstand B geldtnbsp;dus:
iPzHalB
: p, als p =
-P
1—|3z
of
B=|z|.
De kleinste afstand A nemen we gt; 0 als O buiten F, en lt;0 als O binnen F ligt. Dan geldt:
^ |w(z)| ^ |z|
Hierdoor is |w(z)| dus niet alleen naar boven, maar ook naar beneden begrensd. Intussen is het linkerlid neg. voor |«|lt;p|p|.
dus voor ——J— 1—^z
heid triviaal.
, en in dit geval is de eerste ongelijk-
-ocr page 34-d. Grens voor w(z) onafhankelijk van arg z.
pIPI W 1 nbsp;nbsp;nbsp;.nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;...nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;...nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,
T' r I'ifti = TT ~ '^TLTar stijgend voor stijgende p p|a| |pl ja) \ plal lPi;
(p^O), dus bij vaste |z| is B maximaal, als p max. is, en dit is weer het geval (bij vaste |zj) als arg (z)=arg (—(3), dus
l IN nbsp;nbsp;nbsp;' ja|(|z| |p|) |p| |p2z
B=Bm als arg z=arg (—p). Uit |w(z))^Bm volgt;
' ' '' nbsp;nbsp;nbsp;quot; IzKlal lpR HSI l-p!
e. Uit |w(z)|^A volgt:
Stelling 21.
Als w(z) £ F en w(ji)=a, dan is w(z)^0 voor:
Bew. Voor
1—pz
§ 7. Nader onderzoek van w'{z), als w{z) e F.
a. Stelling 22.
Wanneer w(z) s F en w(P)=a, dan is
(8)
Pw'(O)—a P—aw'(O)
Bew. Dit volgt meteen uit (1), door in te vullen z=0.
Bekend is reeds: |w'(0)|^l, dus w'(0) ligt in de eenheidscirkel. Door (8) is een kleinere O. T, bepaald waarbinnen w'(0) moetnbsp;liggen. We kunnen (8) schrijven:
w'(0)—Y
ï=p
dus r is weer een cirkel met niet-euclidisch middelpt y t.o.v. E. b. Zij weer B de maximale en A de minimale afstand van F tot
-ocr page 35-23
De eerste ongelijkheid van (11) is triviaal als |allt;|p|^.
Optn. (11) kan ook meteen nit (6) worden afgeleid, door alle leden door |z| te delen en dan z-gt;0 (dus p-gt; |j3|).
Uit (9) en (10) zijn het middelpt M en de straal van F te vinden:
B A |P| a
M:
straal: R=
Hieruit volgt:
w'(0)-
Laat men |a|-gt; |p| in (12), dan komt er |w'(0)| = l, een bekende stelling.
c. Grens voor arg w'{0).
Als |a[ gt; ipl®, dan ligt O buiten F, en dan is:
(13)
arg w'(0)—arg
^ arcsin
arcsin ¦
OM
d. =tekens. z=0 geeft in (3):
-sP, |s|=l, Y=
w'(0)—Y
1—Yw'(O)
Hieruit zien we, dat in (8) het =teken bereikt kan worden. Zelfs kan w'(0) in ieder randpunt van F liggen, wegens de vrijenbsp;keuze van e.
-ocr page 36-24
Uit dit laatste volgt dan weer, dat (II), (12) en (13) de scherpste grenzen zijn.
e. Stelling 23.
Als w(z)£F en w(P)=a, dan is (voor iedere p met jp|lt;l):
I8|2-
(14)
Ipw'(p)—a|^ -
Bew. (1) (zie § 6, a) kan men schrijven:
Pw—az
pz-KW
z—p
1—pz
Laat men hierin z p, dan komt er (14).
w'(p) behoort dus tot een cirkel met middelpt. y en straal
. (Zie (14).) Deze O kan gedeeltelijk buiten de eenheids-
cirkel liggen. (Zie f.)
f. Als A en B weer dezelfde betekenis hebben als in § 6, c, dan is:
A= |
| |||||||||
IPHPI* nbsp;nbsp;nbsp;¦ IPI .|«|2 (i_|p|2),«| (P|2 nbsp;nbsp;nbsp;|^| ,P|2 |
of:
l la|
(15)
(16)
A=
B=
|P|_|P|3 nbsp;nbsp;nbsp;]_,p|2nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;ip,
Hieruit volgen weer twee grenzen voor |w'(P)|:
1 kl
|w'(p)|^
lal IPl^ l-Ial'
Als |a|gt;|p|^ dan is weer Agt;0, dus O buiten F, dus
arg w'(p)--arg-
arcsm
g. We zijn nu in staat volgende vragen te beantwoordennbsp;(w(z) e F):
1°. is w'(z) begrensd?
2°. waar kan w'(z)=l zijn?
3°. waar kan w'(z)=0 zijn?
4°. bestaat er verband tussen w'(0) en w'(l)?
-ocr page 37-25
ad 1°.
Het antwoord op deze vraag luidt ontkennend, want als
w(z)=l—Vl—z, dan is w'(z)=-= en dit is niet begrensd
2VI—z
in |z|lt;l. Zoals men gemakkelijk ziet, is w(z) holomorf voor |z| lt; 1 en w(0)=0 (bij goede keuze van de wortel). Doornbsp;Wj='\/l—z wordt de eenheidscirkel afgebeeld op een gebied, datnbsp;deel is van jz l|^l en dus is |w(z)llt;l, dus w(z)eF.
Wel is w'(z) begrensd in iedere Q |z|^plt;l, zelfs is er een grens die voor alle functies uit F geldt, bij geg. plt;l.
Bew. h(a) =—|a|^ (1—jpp) |a| |p|^ is maximaal als |a| =i( 1—|PP), dus:
(17)
|w'(P)|^-
Zij b=i
1-
een stijgende functie van |p| als 0lt;blt;l, dus als |p|lt;l en 2|p|gt; 1—|p|2 of |p|gt; ¦\/2—1. Voor p=V2—1 is deze functie (hetnbsp;rechterlid van (17)) gelijk aan 1.
Voor plt;'v/2—1 echter, kan h(a) zijn max. niet bereiken wegens |a|^|(B|, want de waarde van |a|, waarvoor het max.nbsp;bereikt zou worden, |(1—|pp), is gt; |p| voor |p|lt;-v/2—1. In ditnbsp;geval is h(a) stijgend voor 0^|a|:^|p|, dus
Hieruit volgt:
De grens voor |w'((3)l heeft dus een horizontale grafiek voor
-ocr page 38-26
26
0^|z|^'v/2 — 1 en een monotoon stijgende voor y/l — 1 lt; |z| lt; 1 (fig. 6).
Men rekent gemakkelijk na, dat de grafiek van (!7) een horizontale raaklijn heeft in 1^1 = y/2—1.
We hebben nu de volgende stelling.
Stelling 24.
Als w{z) £ F, dan is:
!w'(z)|^l voor |z|^V2-l
en:
, 2\2
(18)
777-^r als lzl^plt;l. 4p(l—p )
Als voor w=lt;lgt;(z) in één punt Zq met |z0| = p gt; \^2 — 1, (18) een gelijkheid wordt, dan is (behoudens draaiing van w- en z-vlak):
cl)(z) =
(p p®)z2 (l—3p2)z
(l-3p2)z (p p«) en geldt in alle andere punten van |z| lt; 1: lw'(z)i lt;
4p(l—p2)
Vullen we in (14) in (w'(P)| = l, dan komt er, als
dus
of
of
Gecombineerd met stelling 24:
Stelling 25.
Als w(z)eF, dan is |!:«''(z)l^l voor \z\^y/2—l. Als |i:e''(2:o)|= I in één punt Zg met \zg\^\/2—1, dan is w{z)=sz, |£i = l-Hiermee is dan tegelijk de 2e vraag (blz. 24) beantwoord.nbsp;ad 3°.
Substitueert men w'(^)=0 in (14), dan komt er;
of lal^ laKl—dus lalsilpl^.
We zien dus: als w'(zo)=0, dan is |w(zo)|^|zo[2.
-ocr page 39-27
Zq kan willekeurig zijn (mits jz^l lt; 1), bij iedere Zq zijn er functies,
waarvoor w'(zq)=0, b.v. w=z
. Aan de functiewaarde
1-ZnZ
w(Zo) is echter een beperking opgelegd.
|^|, dus weer
Vult men in (8) in w'(0)=0, dan komt er
|a|^|Pl^, echter nu met een andere betekenis dan boven, want nu geldt het voor iedere (3 met ||3l lt; 1, dus: Als w(z) 2 F en w'(0)==0,nbsp;dan is jw(z)|^|z|^ voor iedere z met |z|lt;l. Intussen kan ditnbsp;resultaat ook gevonden worden door toepassing van ,,Schwarz”nbsp;op z-^.w(z).
ad 4°.
Volgende overweging doet een verband tussen w'(0) en w'(l) = = lim ang w'(z) vermoeden. Als w(z) sF en w(l)= lim ang w(z)= 1,
Z—gt;-1 nbsp;nbsp;nbsp;7.—gt;-1
dan is |w'(0)|=l als w'(l)=l en |w'(0)| lt; 1 als w'(l)gt;l. Het lijkt er dus op, of |w'(0)| .w'(l)=l. Inderdaad blijkt er een verband te bestaan, zij het dan niet zo eenvoudig als bovengenoemd.
Stelling 26.
Als wjzjsF en lim ang w(z)= 1, dan is
(19)
w'(0)-
.^1-
w'(l)
w'(l)
Bew. Uit (12) (blz. 23) volgt voor iedere z met |z| lt; 1:
|w(z)|2
w(z)
1-
w'(0)-
1—|w(z)|2
iz|.(l—|w(z)|2)
Laat men hierin z-gt;l (ang.) dan komt er (19), want:
w(z)
1-
1-
1—|w(z)|2 nbsp;nbsp;nbsp;l-[-|w(z)[nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1—|w(z)|nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2 w'(l)
w(z)|^ nbsp;nbsp;nbsp;|zH-|w(z)|nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1 — lzl\nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;1
1-
w'(l)
:|—|zw2(z)| nbsp;nbsp;nbsp;|z|-)-|zw(z)|
1-
w'(0) ligt dus in een cirkel F, met middelpunt
en straal
w'(l)
w'(l)
', welke cirkel E dus raakt in het punt 1.
-ocr page 40-28
Uit (19) volgt:
w'(l)
w'(!)
dus:
|w'(0) l
of:
w'(l)
Als w{z) zF en w{i) = i, dan is
(20)
(20) is minder scherp dan (19) als w'(0) niet reëel is, maar heeft d.e.t. een prettiger vorm. We zien hieruit:
als w'(0)=0, dan is w'(l)^2 (stelling 10 voor n=2),
als w'(l)=l, dan is |l w'(0)j^2, dus |w'(0)|=l (ook al bekend),
als w'(0) dicht bij —1 ligt, dan is w'(l) erg groot.
Uit (20) volgt een grens voor w'(l), onafhankelijk van arg w'(0), en tevens een grens voor |w'(0)|:
w'(i);
resp. |w'(0)lgt;
l |w'(0)|
w'(l)
De bij (19) gevonden grens kan niet verbeterd worden. Bij geg. w'(l)gt; 1 kan men nl. een functie construeren, zodat w'(0) in eennbsp;willekeurig randpunt van F ligt. (Het punt 1 maakt een uitzondering, want als w'(0)=--l was, dan zou w'(l) = l, in strijd metnbsp;w'(l)gt;l.) Uit (3) volgt nl. voor w(z)=z.w^jz):
, ^ SjZ^-fSoZ ^ w(z)= -=-=—, Sj en §2 const.
822-1-81
w(z)eF als jS2|^|8i|. Wegens w(l)=l moet 81-1-82=82 81, dus 81—81=82—82- Stel 8i=a ic en 82=b—ic, dan is:
W(Z)-1 :
Siz'—8i (82—82)2 nbsp;nbsp;nbsp;a(z2—l) ic(z2—2z 1)
82Z 81
.. nbsp;nbsp;nbsp;w(z)-1
w (1) = hm ang -= hm
(b ic)z a—ic a(z l) ic(z~l) 2a
Z—5-1
(a b) ic(z—1) nbsp;nbsp;nbsp;a b
29
Stel w'(l)——, dan is a b=2ap en b—pa=a(p—1) P
w'(0)-
w'(l)
We zien: arg (w'(0)-
w'(0)-
1
b—ic nbsp;nbsp;nbsp;b—ap—ic {1 —p)nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;a ic
-^--p=-^ nbsp;nbsp;nbsp;= p-1
a—1C nbsp;nbsp;nbsp;'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;'
1
a—1C
a—1C
w'(l)
w'(l)
terwijl
=—2arctg— iedere waarde ^0 kan aan-w (1) / nbsp;nbsp;nbsp;c
nemen wegens de willekeur van a en c {si=f^O). De enige voorwaarden waaraan a, b en c moeten voldoen zijn nl.: b=a(2p—1) en |a-|-ic| ^ |b-|-icj of !a|^|b|. a en c mogen willekeurig gekozen worden, kiest men b dan zö, dat b—a(2p—1), dan is aannbsp;beide bovengenoemde voorwaarden voldaan wegens—I ^2p—1 lt; 1.
Voor a=0 echter komt er b==0, dus w(z)e=z, in strijd met w'(l)gt;l.
§ 8. Gevolgtrekkingen uit § 6 en ^ 7. a. Als geg. is dat w(13)=0, dan geven (14) resp. (8):
resp. |w'(0)|^iPl. Uit het laatste volgt:
1-1^1^
Stelling 28.
Alsw(z) sF, dan is w(z):7^0 voorOlt; |z| lt; |w'(0)| (verg. stelling 21).
b. Stelling 29.
De vergelijking ajjZ''-f-ajj_2z“~^-f ....-ba^z-t-ao—0 heeft geen
|a„'
wortels met modulus lt;
^)-
D ci 1 nbsp;nbsp;nbsp;/ \ z(aQ-t-ajZ-b.... -j-anZ”)nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;/ \ t? a
Bew. Stel w(z)=--, dan wjzjsF en dus
w{z)^0 voor 0lt;|z| lt; |w'(0)|
S lakl
(stelling 28).
Hieruit volgt het gestelde.
c. Als |z|lt;|w'(0)|, dan kunnen we nog meer zeggen dan w(z):5é0, nl.:
1—|zl|w'(0)|
b Vergelijk Schub. Lessen over de Hogere Algebra, deel I, § 226.
30
Uit (9) volgt nl. wegens |w'(0)|^B,
|w(z)| |z|2^!z|(l |w(z)|) |w'(0)|
waaruit (22) meteen volgt.
Uit lw'(0)l^A (zie (10), blz. 23) volgt;
|z|(l—!w(z)l). |w'(0)|^|w(z)l—|z2| of;
(23)
lw(z)|^-
|z|2 |w'(0)||z|
l |w'(0)||z|
Als |w'(0)|y^:1 en 0lt;|z|lt;l, dan is (23) sterker dan |w|^|z|, want;
|z|2 |w'(0)|. |z| nbsp;nbsp;nbsp;(|z|—|z|2)(l—|w'(0)|)
l |w'(0)|. |z|
l |z|. |w'(0)|
- |z|--:-- lt; Z
Door (22) en (23) is )w(z)| tussen twee grenzen ,.gekneld”. Vergelijk ook (6), blz. 21.
§ 9. Over de lengte van heeldkrommen.
a. Stelling 30.
Geg. f(z) is holomorf en heeft pos. reëel deel in Rz gt; 0. f(a)=a. r is het rechte lijnstuk tussen (z p en a q, qgt;p^0.nbsp;r' is het beeld van F. i?a=a gt; 0.
Te hew. lengte F'lt; lengte F.
Bew. De lengte van F is q—p. Wegens (B) is i?w=u^x op de hoi'izontale rechte door a(x^a).
dx^ f dx=q—p.
lengte F'= / |f'(z)| . |dz|
a p nbsp;nbsp;nbsp;a p
Het =teken geldt voor f(z) =z.
b. Stelling 31.
Geg. w=f(z) is holomorf met pos. reëel deel in Rzgt;0. Zi=g(t) is de parametervoorstelling van een kromme F, waarvan het stuk Fa tussen de punten t=0 en t=a de lengte 1(a)
heeft. Verder is voor tgt;to; [arg g(t)|^——fx, [i.gt;0 en vast.
7?g(t) gt; 0 voor t^O, g(t)- oo voor t-gt;oo. Fa wordt door w=f(z) op een kromme F' met lengte l'(a) afgebeeld.
-ocr page 43-31
l'(a)
Te hew. lim
a—gt;00 1(a)
lim ang f'(z) =X.
Bew. Uit het geg. volgt z^-^oo (ang.) voor a-gt;oo. Wegens lim ang |f'(z)|=X (gelijkmatig) is;
z—gt;00
Zi(a) nbsp;nbsp;nbsp;Zi(a)
lim = lim f |f'(zi)|. |dzi! ; !|dZi!=--X q.e.d.
a—gt;00 nbsp;nbsp;nbsp;a—gt;“Oo Jnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;J
Zi(0) nbsp;nbsp;nbsp;Zi(0)
c. Stelling 32.
Geg. Als bij stelling 31, bovendien fjz):^^!.
2 2
Te bew. lengte
Bew. Stel f(z) =
a—1
eg(z) 1
q a — ] |
|
, g(z) is hol. met pos. reëel deel in
R{z) gt; 0.
a p
lt;:2
i?g(z)dx
Zij 92= arg (g(z)—g(a)) en 91= arg (g(a) g(z)), dan is |cos 92l^|cos9i! a-ls ¦^g(z)gt;0 en /?g(a)gt;0, dus:
Rg[z)-Rg{a) |
|g(z)—g(a)i.!coS92l ^ |
g(z)—g(«) |
i?g(«) i?g(z) |
- - |g(a) g(z)l-|cos9ii |
g(z) g(a) |
Wegens horiz. lijn:
g(z)—g(a) |
z—a | |
g(z) g(a) |
z a |
geldt dus, rechts van a op een
Rg{lt;x) Rg{z) x a nbsp;nbsp;nbsp;Xnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;X
Stelt men nu g(z) = 2(gi ig2), gi en ga reëel, dan is:
|ele(z)—g-ig(z)|2_g2gi_|_g-2g,—2 cos^ §2 2 sin^ g2^(e®'—e'®*)^.
e^.—P-B02 nbsp;nbsp;nbsp;{2gi ^ (2gi)® ^ (2gi)H . ..IS een mono-
(ee.-_e-g.)2
4!
32
toon dalende functie van voor gigt;0. We krijgen dus:
a q nbsp;nbsp;nbsp;a q
2gi-dx nbsp;nbsp;nbsp;[ 2gidx
lengte r'^2j
a p
a q.
-dz
X
/ __^\2 ¦
x\^e2x—2x I a pnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;a p
log
a 1
Als agt;l is, dan wordt het = teken bereikt door:
ad- 1
ez 1
^ k=a log e z—1
X—1
Want voor a gt; 1 valt F langs de reële z-as, en F' langs de reële
2 2
w-as, dus lengte F'=lt;I)ii(a-(-q)~Oii(ad-p)= —g--—^-.
eq a — 1 nbsp;nbsp;nbsp;eP lt;x—1
2 nbsp;nbsp;nbsp;2
Voor iedere a is (bij vaste p): ^11(0^ *!)—®ii{« P)nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;2
lim
(l—gt;00
q—p
k k
lim q. — nbsp;nbsp;nbsp;a log
q- oo q
De lim. hiervan voor a- oo is:
2 2
lim ¦
a—gt;00
ai? log
a-j-1 a—1
= lim
a— 00
a. i? (--h • • •
a
a-j— 1
-1
a—gt;-oo ^
als a irreëel is. Voor a gt; 1 kan de grens dus niet verbeterd worden, maar voor irreële a soms wel. Daar kan nl. voor grote a en q denbsp;grens gt; 1 worden en in stelling 30 is reeds een grens = 1 gevonden.
Wanneer tussen de stralen van 2 lineaire congruenties, waarvan elk kruisende dragers bezit, een algebraïsche (1,1) verwantschapnbsp;zonder singulariteiten bestaat, dan is er minstens één projectiviteitnbsp;tussen de twee Rg, die elk één van de congruenties bevatten, zodanignbsp;dat toegevoegde stralen der congruenties toegevoegd zijn in de projectiviteit.
Wanneer tussen de stralen van 2 lineaire congruenties — liggend in dezelfde Rg ¦— een algemene (1,1) verwantschap zonder singulariteiten bestaat, dan is de ni. pl. der punten waardoor twee toegevoegde stralen gaan, een biquadratische ruimtekromme, die elk dernbsp;dragers 2 x snijdt.
Een birationale quadratische verwantschap tussen de punten van een vlak heeft i.h.a. 4 dekpunten.
Het tangentenoppervlak O® van een algemene biquadratische ruimtekromme heeft een viervoudig punt in de top van elk der 4 kegels, die door de kromme gaan. Dit O® is invariant voor de groep dernbsp;4 centraal involutorische collineaties waarvan het centrum in één dernbsp;toppen ligt en het dekvlak door de drie overige gaat, en snijdt eennbsp;vlak door drie der kegeltoppen in een dubbeltellende 4e graads-kromme met dubbelpunten in de drie in dat vlak gelegen toppen.
Als w = f(z) een holomorfe functie is, met f(0) = 0 en |w| lt; 1
2r log r“i
voor |z| lt;1, terwijl |f'(0)| gt; —-— dan neemt f(z) alle waarden
uit |w| lt; r minstens éénmaal aan.
-ocr page 46- -ocr page 47-De differentiaalvergelijking van Riccati
2c0 — 6
_ i ds 2t
waarin i en c constanten zijn, en 0 en t functies van s, kan ineens opgelost worden door de variabelen te scheiden.
Dit is korter dan de manier, die in verschillende leerboeken wordt aangegeven (Zie b.v. Eisenhart, Differential Geometry, pag. 25, 26nbsp;en 29).
Als w = f(z) holomorf is en Rwgt; 0 als Rzgt; 0, terwijl de waardenvoorraad van w de opening 9 (0 lt;9 lt; 7t) in het oneindigenbsp;heeft, dan is:
w . nbsp;nbsp;nbsp;9
lim ang -
0 voor p gt;
Tl
Tardi’s afleiding der correctie, die op de lengte van een invardraad voor basismeting moet aangebracht worden als deze bij een anderenbsp;zwaartekrachtswaarde wordt gebruikt dan bij de etalonage gegoldennbsp;heeft, is aanvechtbaar. (P. Tardi, Traité de Geodesie § 58, 4°.)
De slingertijden van een volkomen buigzaam koord met de lengte L, dat aan zijn boveneinde vast bevestigd is en dat onder de invloednbsp;van de zwaartekracht kan slingeren in een verticaal vlak, zijn bijnbsp;benadering gelijk aan de nul waar den der functie van T:
47t Jo ( 'j'
cgt;o
¦ 4 nbsp;nbsp;nbsp;L\”
o (n!)n T^g
K2597
-ocr page 49- -ocr page 50-^ 'f '
' 'â– ;gt; â– *â–
'v
K
M ,r.
V-- 'ft c . A.
ft-''
v' ^
Af :
A-,; •--
«
; â–
' i-'T
Sfe-'
-ocr page 51- -ocr page 52-