뫼비우스 변환

복소평면에서 정의된 함수 f에 대해

[math]\displaystyle{ f(z)=\frac{az+b}{cz+d} }[/math]

이고 [math]\displaystyle{ ad-bc\ne 0 }[/math]이면[1] f뫼비우스 변환(Möbius transformation)이라고 한다.

특수한 경우[편집 | 원본 편집]

  • 평행이동(translation)
    [math]\displaystyle{ f(z)=z+c }[/math] (단, [math]\displaystyle{ c\in\mathbb{C} }[/math]는 상수)
  • 회전(rotation)
    [math]\displaystyle{ f(z)=e^{i\phi}z }[/math] (단, [math]\displaystyle{ \phi\in\mathbb{R} }[/math]는 상수)
  • 확대(magnification)
    [math]\displaystyle{ f(z)=\rho z }[/math] (단, [math]\displaystyle{ \rho\in\mathbb{R} }[/math]는 상수)
  • 선형변환(linear transformation)[2]
    [math]\displaystyle{ f(z)=az+b }[/math] (단, [math]\displaystyle{ a,b\in\mathbb{C} }[/math]는 상수)
  • 반전(inversion)
    [math]\displaystyle{ f(z)=\frac{1}{z} }[/math]

일반적으로, [math]\displaystyle{ c=0 }[/math]이면 뫼비우스 변환은 선형변환과 같으며, [math]\displaystyle{ c\ne 0 }[/math]이면 [math]\displaystyle{ f(z)=\frac{az+b}{cz+d} }[/math]

[math]\displaystyle{ f(z)=\frac{a}{c}+\frac{b-\frac{ad}{c}}{cz+d} }[/math]

이므로 선형변환, 반전, 선형변환의 합성

[math]\displaystyle{ z\mapsto cz+d \mapsto \frac{1}{cz+d} \mapsto \frac{a}{c}-\frac{b-\frac{ad}{c}}{cz+d} }[/math]

으로 나타낼 수 있다.

예시[편집 | 원본 편집]

각주

  1. f상수함수가 되지 않도록 한다.
  2. 임의의 [math]\displaystyle{ \mathbf{u},\mathbf{v}\in V }[/math][math]\displaystyle{ c\in F }[/math]에 대해
    [math]\displaystyle{ L(c\mathbf{u})=cL(\mathbf{u}) }[/math]
    [math]\displaystyle{ L(\mathbf{u}+\mathbf{v})=L(\mathbf{u})+L(\mathbf{v}) }[/math]
    인, 우리가 알던 일차변환 L이 아니다! 게다가 뫼비우스 변환 자체를 선형변환이라고 쓰는 사람들도 있다고 한다. Saff, E. B.; Snider, A. D. (2003), Fundamentals of Complex Analysis with Applications to Engineering, Science, and Mathematics (3rd ed.), Prentice Hall, ISBN 0139078746