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拟共形映射

[拼音]:nigongxing yingshe

[外文]:quasi-conformal mapping

又称拟保角映射,即在定义区域内把每一微小圆映成微小椭圆的映射,是共形映射的推广。如果所映成的椭圆的长轴与短轴之比在定义区域内恒不大于K,则此映射为K-拟共形映射。在可微点处, 与 满足不等式 式中。这种映射较共形映射的条件弱,但保留着共形映射多种性质,灵活而便于应用。

最早提出这类新映射的是H.格勒奇(1928),他为了叙述与证明皮卡定理的一个推广而引进这类新映射。他同时给出了伸缩商概念,它可以度量这类新映射与熟知的共形映射的偏差程度。М.Α.拉夫连季耶夫(1935),L.V.阿尔福斯(1936)又分别从偏微分方程与函数论的角度研究了这类新映射。这样,拟共形映射这个术语开始出现。

拟共形映射的概念不能仅限于可微的情形,因为可微的拟共形映射类缺乏紧性。在这个概念的演变过程中,形成为分析的与几何的两种定义形式;这二者最终又统一了起来(1957)。

分析定义:对于平面上的复值可测函数μ(z),μ(z)是本性有界的,以M(z)为系数的贝尔特拉米方程

    (1)

在l2中的弱正则同胚解ƒ,称为K- 拟共形映射,其中K=。对于上述的μ(z),方程(1)必存在一个同胚解。如果还有另外一个解g,则F=g。ƒ-1必是解析的,此时g=F。ƒ。因此,如要求(1)的全平面的同胚解且保持0、1、∞为不动点,则这样的解是惟一的,称为方程(1)的基本同胚。存在定理的证明有一个长的历程,并有许多证法。最简单的证法是借助于考尔德伦-赞格蒙理论而获得的(1957)。最早的证明应该属于C.B.莫利(1938),只是因为术语与重点的不同才掩盖了他的工作与这一理论的联系,而这种联系是L.伯斯在1957年发现的。

几何定义用了极值长度概念。设Г 是平面上一族局部可求长弧,ρ是平面上的正值可测函数,并且

对任一у∈Г成立,则 称为Г的极值长度。设ƒ是域内一个正向同胚映射,如果

    (2)

对该域内任一族曲线Г 成立,则ƒ 是一个 K- 拟共形映射。这是K-拟共形映射的几何定义。因为极值长度是不受维数限制的,所以几何定义可以进行形式推广而形成高维拟共形映射。这方面的工作只初具规模。

当K=1即k=0时,贝尔特拉米方程退化为柯西-黎曼方程;ƒ墫=0,而式(2)则意味着极值长度乃是共形映射下的不变量。1-拟共形映射恰好是共形映射。

设ƒ(z)是把|z|<1映成|w|<1(ƒ(0)=0)的K-拟共形映射,则ƒ(z)可扩张为|z|≤1到|w|≤1的同胚映射,而且有偏离估计这是用参数表示法获得的一个精细估值。这种映射还满足赫尔德条件:这个条件说明,这个映射族有紧性。设ƒ(t)把实轴映成实轴,存在一个把Imz≥0映成 Imw≥0,且以ƒ(t)为边界值的K- 拟共形映射的充要条件为,对一切实数x与t成立,式中ρ是一个仅与K有关的实数。

如果则以μ(z)为系数的贝尔特拉米方程的基本同胚ƒ(z),在略去关于ε 的高阶项以后,可以表示为

这个近似表示是变分公式的精致化,在研究极值问题时有许多应用。极值问题一开始就支配着拟共形映射理论。对于通常由几何和拓扑条件规定的映射族,要求在族中求得一个映射ƒ,它的较大伸缩商取得小值。由于紧性,极值映射必存在,但解不一定是惟一的,即使是惟一的,也还有一个如何描述和分析这个解的问题。拟共形性是一种局部性质,所以可在黎曼曲面上推广,而上述极值问题仍然有意义。在紧黎曼曲面情形下,O.泰希米勒断言,在一个指定的映射的同伦类中,极值映射是存在的,而且是惟一的。极值映射如不是共形的,则除有限个点外,在每一点附近都是一个共形映射、一个仿射变换与另一个共形映射的复合。这些,就是对极值问题的基本结果、泰希米勒定理的直观描述。

拟共形映射理论,在椭圆型偏微分方程中占有重要地位。这个理论,在黎曼曲面的研究中,特别富有成果。如黎曼曲面的模问题、单值化问题等都由于这一理论的影响而获巨大的进展。近些年来,人们发现这一理论在研究泰希米勒空间、克莱因群、有理函数的迭代、调和分析和弹性等方面已经成为一个有价值的工具。

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