增長定理(growth theorem)
若圓盤的單葉映射在中心固定了尺度,它能把一個位於通往邊界 r 比例處的點帶得多遠、又能帶得多近?你也許擔心毫無控制——一對一映射能拉伸很多。增長定理令人安心地說:有緊的雙邊控制:在每個半徑上,模 |f(z)| 被夾在一個顯式的最小與最大值之間,而兩個極端都由科貝函數實現。
精確地說,對 S 類中的 f 與滿足 |z| = r < 1 的點 z,增長定理陳述 r/(1 + r)^2 <= |f(z)| <= r/(1 - r)^2。上界說 f 不能比科貝的速率更快地爆增;下界說 f 也不能比科貝的速率更快地塌向 0。兩個界都來自沿半徑對畸變定理(它界定 |f'|)積分,且兩者都尖銳——每一側的等號都由科貝函數 k(z) = z/(1 - z)^2 的適當旋轉達到,其在實軸上的模恰為 r/(1 - r)^2。
這正是使 S 類成為一個真正受控的族、而非一座狂野動物園的東西:僅知道一個映射是正規化且單葉的,就把它在每個內部半徑的大小釘進一個固定的包絡內。在下界中令 r 趨近 1 也回收出科貝四分之一定理(被遺漏的值至少在 1/4 之外)。一個警告:這些界是關於半徑 r 處的模 |f(z)|,不是關於 f(z) 指向哪個方向;且它們只適用於正規化的 S 類——去掉 f'(0) = 1,常數就必須相應重新縮放。
取 r = 1/2。增長定理把任意 S 中 f 在 |z| = 1/2 處的 |f(z)| 限制到帶狀區 (1/2)/(3/2)^2 = 2/9 <= |f(z)| <= (1/2)/(1/2)^2 = 2。科貝函數在正實軸上達到上值 2;一個旋轉達到下值 2/9。
在半徑 r 處,模 |f(z)| 被夾在 r/(1+r)^2 與 r/(1-r)^2 之間。
增長定理只界定大小 |f(z)|;該值的輻角是自由的。且它需要正規化 f'(0) = 1——沒有它,這些界要乘上 |f'(0)|。