■メビウス変換とシュタイナーの定理(その2)
【1】メビウス変換の不動点
この変換の不動点は
z=(az+b)/(cz+d)
これは2次方程式
cz^2+(d−a)z−b=0
だから,一般には2根
z={(a−d)±√((d−a)^2+4bc)}/2c
をもつ.
c=0のとき不動点のひとつは∞である.不動点がひとつに重なってしまうための条件は
D=(a−d)^2+4bc=(a+d)^2−4ad+4bc=0
である.
もし,変換
T=[a,b]
[c,d]
が,ad−bc=1と正規化されているとすると
D=(a−d)^2+4bc=(a+d)^2−4=0
TrT=a+dより,
D=(a−d)^2+4bc=(TrT)^2−4=0
z={(a−d)±√((TrT)^2−4)}/2c
になる.
D>0で,相異なる2根a,bをもつときは
(w−a)/(w−b)=k(z−a)/(z−b)
という形に書ける(a,bで決まるシュタイナーの円).
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【2】トレースによるメビウス変換の分類
[1]斜航型
TrTが−2以上2以下の実数でないとき,点の軌道は反発的固定点かららせん状にでていき,吸引的固定点に吸い込まれていく.
[2]双曲型
TrTが−2以上2以下でない実数のとき,点の軌道はらせんでなく2つの固定点を通る円に沿って動く.
[3]楕円型
TrTが−2より大きく2未満の実数のとき,2つの中立的固定点をもち,点の軌道は固定点の周りの円に沿って動く.
[4]放物型
TrT=±2のとき,固定点を1つだけもち,この点が吸引的固定点であり,反発的固定点でもある.
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