■指数的減衰と代数的減衰(その2)

 指数的減衰はどんな代数的減衰よりも速く0に近づく.たとえば,x→∞のとき,裾の重みを比較してみると

  1/(1+x^2)>exp(−x)>exp(−x^2)→0

 関数f(x)=1/(1+x^2)の定義域は(−∞,∞),値域は(0,1]である.

 ここで,変数を実数から複素数に拡張してみると,定義域はすべての複素数からz=±iを除いたもの,値域はすべての複素数に拡がる.

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[1]ピカールの小定理

 定数でない関数の定義域が複素平面全体であって,すべての点で微分可能であるならば,値域は複素平面全体から高々1点を除いたものになる.

 たとえば,exp(z)の値域は複素平面全体から0を除いたものになる.

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 関数f(z)=sinz/zはz=0では定義されないが,z→0のとき,f(z)→1.このような特異点を除去可能特異点と呼ぶ.

 関数f(z)=1/zはz=0では定義されないが,z→0のとき,f(z)は収束しない.このような特異点を1位の極と呼ぶ.一般に(z−z0)^mf(z)が定義されるか除去可能特異点のとき,m位の極と呼ぶ.

 極にもなりえないほど強い特異点を真性特異点と呼ぶ.たとえば,exp(1/z)におけるz=0はその1例である.

[2]ピカールの大定理

 z=z0を真性特異点とする.z0を中心とする穴のあいた円板を定義域とすると,値域は複素平面全体から高々1点を除いたものになる.

 たとえば,exp(1/z)の場合,円板をいくら小さくしたとしても,0だけは値域に含まれないが,それ以外の複素数はどても値域に含まれるのである.

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[まとめ]ピカールの定理

 zが正則関数f(z)の真性特異点であれば,円環0<|z|<εのfによる像は,高々1点を除いた複素平面全体になる.

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