4 svar
69 visningar
AlexMu behöver inte mer hjälp
AlexMu Online 310
Postad: 4 nov 13:38 Redigerad: 4 nov 13:59

Visa att en komplex funktion är bijektiv på |z|<1

Hej! Jag fick idag ett arbetsblad av min lärare på komplexa funktioner eftersom jag har visat intresse för det tidigare. En av uppgifterna var detta:
Bevisa att funktionen h(z)=z+12z2h(z) = z + \frac 12 z^2 är bijektiv i domänet |z|<1|z|<1
Termen bijektiv var något jag hört en gång förut, men detta är aldrig något jag har jobbat med. Men bijektivitet innebär att funktionen är injektiv och surjektiv. 

Att visa att funktionen är injektiv gissar jag går på detta sätt:
Definitionen för en injektiv funktion är att om xyf(x)f(y)x\neq y \Rightarrow f(x) \neq f(y) eller f(x)=f(y)x=yf(x) = f(y) \Rightarrow x = y
Anta att zwz \neq w och f(z)=f(w)f(z) = f(w).
Då får vi att z+12z=w2+12w2z + \frac 12 z = w^2 + \frac 12 w^2
z2+2z-(w2+2w)=0z^2 + 2z - (w^2 + 2w)=0
z=-1±1+w2+2w=-1±(w+1)z = -1 \pm \sqrt{1 + w^2 + 2w} = -1 \pm (w+1)
Alltså z=wz=w, vilket går emot kraven på ww och zz och därför omöjligt 
eller z=-w-2z = -w-2, men detta är uppenbart utanför definitionsmängden för hh
Eftersom det inte existerar några zz och ww (inom |z|<1|z|<1) så att zwz \neq w och h(z)=h(w)h(z) = h(w) får vi att funktionen är injektiv på domänet (?)

Men för att bevisa att funktionen är surjektiv är jag osäker på hur man ska göra. 

Vad jag uppfattar innebär det att om man tar något element ww ur värdemängden på hh så finns det ett zz i definitionsmängden (alltså |z|<1|z|<1) så att h(z)=wh(z) = w
Då tänker jag att man sätter h(z)=wh(z) = w
2z+ z2=2w2z +  z^2 = 2w
z=-1±1+2wz = -1 \pm \sqrt{1+2w}
Här är jag dock osäker på hur man ska fortsätta eller om detta är rätt spår alls. Jag har ju inte riktigt tänkt särskilt mycket på värdemängden av hh.
Det man kan få fram att |h(z)|=|z+12z2||z|+|12z2|<32|h(z)|=|z + \frac 12 z^2| \leq |z| + |\frac 12 z^2| < \frac 32\, Alltså |w|<32|w| < \frac 32
Dessutom, om vi definierar f+(z)=-1+1+2wf^+(z)= -1 +\sqrt{1+2w} får vi att f+(h(z))=zf^+(h(z)) = z, vilket får mig tro att detta är något på spåren. 

Hur visar man bijektivitet och vad ska jag göra för att avsluta detta?
Tack

LuMa07 78
Postad: 4 nov 18:42 Redigerad: 4 nov 18:44

Formuleringen verkar vara lite otydlig.

Bilden av enhetscirkelskivan under funktionen f(z)=z+12z2f(z) = z + \frac12 z^2 innehåller punkter utanför enhetscirkelskivan. T.ex. alla tal zz på reella talaxeln som uppfyller 3-1<z<1\sqrt{3} - 1 < z < 1 har bilden f(z)f(z) som hamnar utanför enhetscirkelskivan.

Funktionen är alltså inte en bijektion från enhetscirkelskivan till enhetscirkelskivan.

Om man dock menar att ff är bijektion från enhetscirkelskivan till ff:s värdemängd, så räcker det att visa injektivitet eftersom surjektivitet fås gratis utifrån definitionen av värdemängden.

AlexMu Online 310
Postad: 4 nov 18:57
LuMa07 skrev:

Formuleringen verkar vara lite otydlig.

Bilden av enhetscirkelskivan under funktionen f(z)=z+12z2f(z) = z + \frac12 z^2 innehåller punkter utanför enhetscirkelskivan. T.ex. alla tal zz på reella talaxeln som uppfyller 3-1<z<1\sqrt{3} - 1 < z < 1 har bilden f(z)f(z) som hamnar utanför enhetscirkelskivan.

Funktionen är alltså inte en bijektion från enhetscirkelskivan till enhetscirkelskivan.

Om man dock menar att ff är bijektion från enhetscirkelskivan till ff:s värdemängd, så räcker det att visa injektivitet eftersom surjektivitet fås gratis utifrån definitionen av värdemängden.

Det jag antog är det andra, att funktionen är bijektiv från |z|<1|z|<1 till värdemängden. Men jag är lite osäker fortfarande på definitionen av surjektivitet. Varför är det gratis att den är surjektiv? Menar du bara typ att alla funktioner är surjektiva på sin värdemängd?

LuMa07 78
Postad: 4 nov 19:14 Redigerad: 4 nov 19:14

Ja, varje funktion är surjektiv till sin värdemängd.

Värdemängden består av de värden som fåtts genom att sätta in zDfz \in D_f i funktionsuttrycket f(z)f(z). Med andra ord så finns det till varje wVfw\in V_f något zDfz\in D_f så att f(z)=wf(z) = w.

AlexMu Online 310
Postad: 4 nov 19:19
LuMa07 skrev:

Ja, varje funktion är surjektiv till sin värdemängd.

Värdemängden består av de värden som fåtts genom att sätta in zDfz \in D_f i funktionsuttrycket f(z)f(z). Med andra ord så finns det till varje wVfw\in V_f något zDfz\in D_f så att f(z)=wf(z) = w.

Ok, jag förstår. Tack så mycket!

Svara
Close