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Niveau Licence Maths 1e ann
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Représentation conforme

Posté par
amateur75
11-05-15 à 21:04

Bonjour à tous,
j'ai plusieurs questions sur les représentations conformes.

Voici la première :
On sait que f(z)=\frac{z-i}{z+i} transforme \{z|Im(z)>0\} en le disque unité.
Je me suis donc demandé comment transformer \{z|Re(z)>0\} en le disque unité.
je me suis dit que c'est la composée d'une rotation d'angle \frac{-\pi}{2} et de f, c'est à dire g(z)=\frac{e^{-i\frac{\pi}{2}}-i}{e^{-i\frac{\pi}{2}}+i}, ai-je raison ou pas?

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 11-05-15 à 21:06

Erreur : g(z)=\frac{e^{-i\frac{\pi}{2}}z -i}{e^{-i\frac{\pi}{2}}z +i}

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 11-05-15 à 21:20

Bonsoir,

pour passer de \lbrace z,\ Im(z)>0\rbrace à \lbrace z,\ Re(z)>0\rbrace il faut effectivement multiplier par -i mais toi, au contraire, tu veux la rotation inverse ! Il faut donc multiplier par i.

Pour vérifier ton résultat : ici, z=1 était envoyé sur \infty donc ça ne pouvait pas être bon...

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 11-05-15 à 21:40

En effet, cela donne donc finalement \frac{z-1}{z+1}.
Y a-t-il une méthode générale pour trouver les applications conformes?
Merci encore.

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 11-05-15 à 21:44

Pas que je sache (mais j'ai pas vu grand chose sur le sujet...)
Quand on me pose ce genre de questions, je tâtonne avec des homographies... Quand on voit clairement que les angles ne sont pas conservés (genre "Envoyez \lbrace Im(z)>0,Re(z)>0\rbrace sur \lbrace Im(z)>0\rbrace", où l'angle en 0 n'est pas conservé), il faut oublier les homographies, et prendre une application qui n'est pas conforme en un point (ici, le point où l'angle varie est 0, on prend z\mapsto z^2)

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 11-05-15 à 21:55

D'accord donc sur votre exemple il n'existe pas d'application conforme de \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur \{Im(z)>0\}
Mais si j'ai bien compris il en existe une de  \{z \in D(0,1) |Im(z)>0\} sur \{Im(z)>0,Re(z)>0\} en envoyant -1 en 0, 0 en 1 et 1 en l'infini?

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 11-05-15 à 22:07

Oui.
Donc l'homographie que tu décris est z\mapsto\cfrac{-z-1}{z-1}. Elle convient.

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 11-05-15 à 23:13

Super je pense avoir compris.
Juste une dernière, si je veux une application conforme de \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur le disque unité,
il faut que j'envoie quoi sur quoi?
j'aurais dit 0 sur -1, 1 sur -i mais après je ne sais pas, peut-être i sur 1.
Qu'en pensez vous?

Encore merci.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 00:15

Bonjour à tous!
Ce n'est pas possible amateur75. En effet si tu envoie un quart de plan sur le disque, sachant que tu peux envoyer un demi plan sur le disque tu aurais en composant correctement une application conforme qui envoie le demi plan sur un quart de plan.

Pour ce qui est des homographies elles envoie un quasi cercle sur un quasi cercle.
Mais attention une représentation conforme n'est pas forcément une application conforme. En effet il existe une représentation conforme entre n'importe quel domaine simplement connexe différent de C et le disque unite.
Je crois que c'est le theoreme de représentation conforme où une représentation conforme est un homéomorphisme entre deux deux domaines de C qui est holomorphe.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 00:16

Envoient*

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 07:54

Citation :
il n'existe pas d'application conforme de \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur \{Im(z)>0\}

Bien sûr que si ! L'application z\mapsto z^2 fait l'affaire, comme l'a déjà dit david9333. Et si l'on veut envoyer \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur le disque unité, il suffit de composer avec une homographie qui envoie \{Im(z)>0\} sur le disque unité

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 09:32

Citation :
une représentation conforme n'est pas forcément une application conforme.

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 10:21

Bonjour à vous deux,
@ Liberty2012 : comme Robot je ne vois pas la différence entre une représentation conforme et une application conforme.
@ Robot : Je vais donc essayer de montrer que f(z)=z^2 est une représentation conforme de \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur \{Im(z)>0\}.
f est holomorphe car elle vérifie les équations de Cauchy - Riemann.
\frac{\partial f}{\partial z} = 2z \neq 0
Et Im(f(z))>0 pour z\in\{Im(z)>0,Re(z)>0\}

Qu'en pensez vous Robot?
Encore merci pour votre aide.

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 10:48

J'en pense :
1°) Qu'il n'y vraiment pas besoin de Cauchy-Riemann pour dire que z\mapsto z^2 est holomorphe.
2°) Que tu ne montre pas que z\mapsto z^2 induit une bijection de \{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur \{Im(z)>0\}.

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 10:59

Comment puis-je montrer que c'est une bijection du coup?

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:03

Par exemple en exhibant la bijection réciproque (tu peux utiliser la forme exponentielle).

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:03

Prends un point z tel que Im(z)>0 et montre qu'il est le carré d'un \omega avec Im(\omega),Re(\omega)>0 !

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:29

En effet merci,
cela revient à trouver les racines carrées de z=re^{i\theta}\theta \in ]0,\pi[ et r>0 donc
\omega =\sqrt{r}e^{i \frac{\theta}{2}} convient car \frac{\theta}{2} \in ]0,\frac{\pi}{2}[

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:42

Exactement, et peux-tu exhiber la bijection réciproque (avec la notation exponentielle) ?

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:43

En fait non, il faut montrer que l'autre racine carrée n'est pas dans le bon ensemble
(un et un seul antécédent)

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:48

L'autre racine est \delta=\sqrt{r}e^{-i\frac{\theta}{2}} qui ne convient pas car sa partie imaginaire est négative.

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:53

ok. Avec ce que tu as dit tu réponds à la question.

Mais est-ce que tu saurais donner la bijection réciproque ?

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 11:57

Je ne sais pas vraiment comment l'écrire, je dirais g(z)=g(r,\theta)=\sqrt{r}e^{i\frac{\theta}{2}} et f(z)=z^2=r^2e^{i2\theta} mais c'est pas terrible...

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 12:13

On ne peut effectivement pas vraiment l'écrire comme ça.

Pour la racine carrée, on peut utiliser la détermination principale du logarithme et poser \sqrt{z}=z^\frac{1}{2}=e^{\frac{1}{2}\log(z)}

Posté par
amateur75
re : Représentation conforme 12-05-15 à 12:21

ah oui c'est vrai merci!

Comment avez vous trouvé cette représentation conforme?
Savez vous où peut ont trouver des exercices ? (ils ne sont pas nombreux sur internet)

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 12:29

J'ai pensé aux nombres complexes sous formes exponentielle : argument entre 0 et \frac{\pi}{2}. Comment doubler l'argument ? On prend le carré.

Pour la racine carrée, on prend une formule qui marche sur \mathbb{R} et on vérifie qu'elle marche sur le domaine de \mathbb{C} qui nous intéresse.

Pour les exos, je ne sais pas...

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 12:40

F est une application conforme en z0 si c'est une application de classe C1 dont la dérivée de partie reele et imaginaire par rapport à x,y en z0 est non nulle et qui conserve les angles. Pas besoin qu'elle soit holomorphe. Si elle est holomorphe pour la dérivée cela signifie f'(z0) différent de 0. Pour que f soit dite conforme il est nécessaire qu'elle soit conforme en tout point.
z->z2 n'est pas conforme en zéro. Donc elle n'est pas conforme. Car elle n'est pas conforme en tout point.
Si f est en plus un diffeomormphisme alors f est une transformation conforme.
On appelle représentation conforme entre deux domaines un homéomorphisme holomorphe( et donc de réciproque holomorphe ) entre deux domaines (ouverts connexes) simplement connexes.
Donc une représentation conforme n'est pas forcément une transformation conforme.

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 13:49

Une application \R-linéaire du plan euclidien dans lui-même qui conserve les angles (orientés) est une similitude directe, correspondant à la multiplication par un nombre complexe non nul. Une transformation conforme d'un ouvert U de \C sur un ouvert V de \C est donc exactement une bijection holomorphe de U sur V.
L'application z\mapsto z^2 induit bien une transformation conforme de U=\{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur V=\{Im(z)>0\}. Elle n'est pas conforme en 0, mais 0\not\in U.
Liberty2012, tu devrais revoir tes définitions. Tu exiges à tort qu'une transformation conforme soit définie et conforme en tout point de \C. Ca ne va pas.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:23

Ce n'est pas moi qui l'exige ce sont les professeurs d'université de l'université Pierre et Marie Curie qui demande cela. Je ne fais que reprendre ce qui m'a été enseigné. Après les définitions sont affaires de perspective.
Je ne peux point m'opposer aux professeurs qui enseigne l'analyse complexe en Master et licence. De l'autre côté je ne peux point m'opposer à vous car vous êtes sans aucun doute bien meilleur que moi en mathématiques. Mon problème est maintenant quel définition prendre lorsque je vais passer l'agrégation ...

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:32

Et je parle dans le cas d'application de C vers C.

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:32

Je demande à voir une citation exacte de la définition de transformation conforme dans ton cours. Tu as l'air d'oublier le domaine de définition de la transformation considérée.
Il est bien clair que z\mapsto z^2 n'est pas conforme en 0. Mais elle est conforme sur tout ouvert ne contenant pas 0.
Si à l'agreg tu dis qu'il n'y a pas de transformation conforme de U=\{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur V=\{Im(z)>0\}, tu seras mal.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:50

Si vous me donnez votre adresse mail par message privé je peux vous envoyer des photos du cours. Je suis désolé je ne peux pas mettre cela sur le forum. À taper sans une bonne connaissance de latex c'est trop long pour moi. Et je ne peux pas mettre de photo depuis mon portable.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:55

Pardon je viens de réfléchir votre adresse je l'ai.

Posté par
david9333
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:56

Dans mon cas (L3) ça a été traité très rapidement, "à la main", et effectivement dans la définition de conforme on a mis f holomorphe sur \mathbb{C}.
Mais ça ne nous a pas empêché ensuite de parler de transformation conforme de U sur V (ouverts). Je ne vois d'ailleurs pas quelle raison on pourrait opposer à utiliser cette terminologie...

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 14:57

Il y a une adresse mail sur mon profil. Il me semble tout de même qu'écrire une définition comme celle-ci ne demande pas un tel effort ...

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 15:09

Oui mais j'ai fais plus simple

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 15:17

@Liberty2012 : J'ai lu la définition 15 de ton poly. Elle correspond exactement à ce que j'ai dit plus haut, et on a bien selon cette définition que z\mapsto z^2 réalise une transformation conforme de U=\{Im(z)>0,Re(z)>0\} sur V=\{Im(z)>0\}. Il n'y a donc aucun problème. Relis la définition, et réfléchis.

Posté par
Liberty2012
re : Représentation conforme 12-05-15 à 15:36

Depuis hier je n'ai pas fait attention aux ensembles pardon... Encore une fois merci robot! Comme toujours présent pour me remettre dans le droit chemin
Désolé je ne lisais pas correctement ce que vous écriviez. Mais au moins grâce à cela j'ai bien revue les définitions.
Faut que j'apprenne à être plus attentif.

Posté par
Robot
re : Représentation conforme 12-05-15 à 15:43

Avec plaisir.



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