关于满足|f’(z)-1|<1/4的全纯函数在非凸区域Ω上单射性的问询
关于全纯函数在非凸域上的单射性证明
设$f:\Omega \rightarrow \mathbb{C}$为全纯函数,其中域$\Omega$定义为:
$$\Omega:={z\in\mathbb{C}; -1<\operatorname{Re}(z)<|\operatorname{Im}(z)|}$$
(注:$\Omega$是开集、连通集,但非凸集)
已知条件:$|f'(z)-1|<1/4$,需证明:$f$在$\Omega$上是单射的。
附言
- 1)显然$f$是局部单射的,因为对任意$z\in\Omega$,$f'(z)\neq 0$(利用已知条件$|f'(z)-1|<1/4$,由三角不等式可得$|f'(z)| = |1 + (f'(z)-1)| \geq |1| - |f'(z)-1| > 1 - 1/4 = 3/4 > 0$),但如何保证$f$在整个$\Omega$上是单射的?
- 2)若$\Omega$是凸集,则结论显然成立:事实上,假设存在$a\neq b$使得$f(a)=f(b)$,考虑连接$a$和$b$的线段$\gamma(t)=a+t(b-a), t\in[0,1]$,则有:
$$0 = f(b)-f(a) = \int_\gamma f'(z)dz = \int_0^1 f'(a+t(b-a))(b-a)dt$$
两边除以$b-a$得:
$$\int_0^1 f'(a+t(b-a))dt = 0$$
但根据已知条件$|f'(z)-1|<1/4$,可得:
$$\left|\int_0^1 f'(a+t(b-a))dt - 1\right| = \left|\int_0^1 (f'(a+t(b-a))-1)dt\right| \leq \int_0^1 |f'(a+t(b-a))-1|dt < \int_0^1 1/4 dt = 1/4$$
这意味着$\left|\int_0^1 f'(a+t(b-a))dt\right| > 1 - 1/4 = 3/4 > 0$,矛盾,故凸域下单射性成立。但$\Omega$是非凸的,该怎么处理?
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Galois Braza
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