複素数による変換2

 複素数を変数とする2次関数
   f(z)=z2
について考えてみましょう。実部をu,虚部をvで表わすとすると,z=x+yiとして,
   f(z)=u+vi=(x+yi)2=x2−y2+2xyi
ですから,
   u=x2−y2, v=2xy
となります。ここでf(z)は複素数zに対して,新しい複素数f(z)を対応させる写像だと考えることができます。この場合にx−y平面がどの様にうつされるかを図示すると,次の様になります。

 座標軸に平行な直線は放物線に写され,またこれらの放物線が交わるところは,交点においてそれらの接線が直交しています。
 分かりやすく原点を頂点にもつ正方形を変換させると,次の様になります。

 それでは,複素写像
   f(z)=1/z
の場合はどうでしょう。
   f(z)=1/(x+yi)=(x−iy)/(x2+y2)
より
   u=x/(x2+y2),  v=−y/(x2+y2)
となります。この場合の平面の変換と原点を頂点にもつ正方形の変換は,次の様になります。

 この変換は等角写像と呼ばれています。与えられた任意の2つの曲線の曲線のなす角が,写されたあとにも等しく保たれているからです。曲線と曲線のなす角とは,次の図のように,交点でそれぞれの曲線に接線を引き,その間の角をいいます。

《参考資料》