Kurs:Riemannsche Flächen (Osnabrück 2022)/Arbeitsblatt 9/latex

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\zwischenueberschrift{Aufgaben}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine nichtkonstante \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass $\varphi$ in einem Punkt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{x }
{ \in }{X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} genau dann \definitionsverweis {verzweigt}{}{} ist, wenn die \definitionsverweis {Tangentialabbildung}{}{} \maabbdisp {} { T_xX } {T_{\varphi(x)}Y } {} die Nullabbildung ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine nichtkonstante \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass der \definitionsverweis {Verzweigungsort}{}{} von $\varphi$ \definitionsverweis {diskret}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {endliche}{}{} \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{} von $\varphi$ \definitionsverweis {diskret}{}{} in $Y$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Man charakterisiere für ein Polynom \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { P(z) } {,} den \definitionsverweis {Verzweigungsort}{}{,} die \definitionsverweis {Verzweigungsordnungen}{}{} in den Verzweigungspunkten und das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Bestimme für das Polynom \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { z^3+4z^2+3z+1 } {,} den \definitionsverweis {Verzweigungsort}{}{,} die \definitionsverweis {Verzweigungsordnungen}{}{} in den Verzweigungspunkten und das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { P(z) } {,} ein nichtkonstantes Polynom und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ b }
{ \in }{ {\mathbb C} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige, dass $b$ genau dann zum \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{} von $P$ gehört, wenn in der Linearfaktorzerlegung von $P-b$ zumindest ein Linearfaktor mehrfach vorkommt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { P(z) } {,} ein nichtkonstantes Polynom und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ b }
{ \in }{ {\mathbb C} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Es sei
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ P-b }
{ =} { (Z- a_1)^{r_1} (Z-a_2)^{r_2} \cdots (Z-a_m)^{r_m} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} die Zerlegung in Linearfaktoren mit verschiedenen $a_j$. Wie sieht das Urbild
\mathl{P^{-1}(U)}{} für eine hinreichend kleine \definitionsverweis {offene Umgebung}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ a }
{ \in }{ U }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} aus und auf welche Gestalt kann man die Einschränkung \maabbdisp {P {{|}}_{ P^{-1}(U) }} { P^{-1}(U) } { U } {} bringen?

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Man gebe ein Beispiel für ein Polynom
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ {\mathbb C} [Z] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} derart, dass die zugehörige Abbildung \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { P(z) } {,} in $5$ einen Verzweigungspunkt mit \definitionsverweis {Verzweigungsordnung}{}{} $3$, in $4- { \mathrm i}$ einen Verzweigungspunkt mit Verzweigungsordnung $2$ besitzt und ansonsten unverzweigt ist. Was ist das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{?}

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Man gebe ein Beispiel für ein Polynom
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ {\mathbb C} [Z] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} derart, dass die zugehörige Abbildung \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} { P(z) } {,} in $1$ einen Verzweigungspunkt mit \definitionsverweis {Verzweigungsordnung}{}{} $2$, in $2 + { \mathrm i}$ einen Verzweigungspunkt mit Verzweigungsordnung $2$, in ${ \mathrm i}$ einen Verzweigungspunkt mit Verzweigungsordnung $3$ besitzt, und ansonsten unverzweigt ist. Was ist das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{?}

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Man gebe ein Beispiel für eine \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} \maabb {\varphi} {X} {Y } {} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {} mit der Eigenschaft, dass das \definitionsverweis {Verzweigungsbild}{}{} von $\varphi$ nicht \definitionsverweis {diskret}{}{} in $Y$ ist.

}
{} {Man denke an Funktionen wie $\sin { \frac{ 1 }{ z } }$.}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {endliche}{}{} \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass es zu jedem \definitionsverweis {stetigen Weg}{}{} \maabbdisp {\gamma} {[0,1]} { Y } {} und einen Punkt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ x }
{ \in }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \varphi(x) }
{ = }{ \gamma(0) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {stetige Liftung}{}{} \maabbdisp {\tilde{ \gamma }} {[0,1]} { X } {} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \tilde{ \gamma } (0) }
{ = }{ x }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt. Zeige ferner, dass die Liftung nicht eindeutig sein muss.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei \maabbeledisp {} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} {z^2 } {,} die Quadratabbildung. Bestimme eine \definitionsverweis {stetige Liftung}{}{} $\tilde{\gamma}$ zum linearen Weg \maabbeledisp {\gamma} {[-1,1]} { {\mathbb C} } {t} {t } {,} mit der Anfangsbedingung
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \tilde{\gamma} (-1) }
{ = }{ { \mathrm i} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Ist die Liftung eindeutig?

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {endliche}{}{} \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass es zu einer \definitionsverweis {holomorphen Kurve}{}{} \maabbdisp {\theta} { U { \left( 0,1 \right) } } {Y } {} im Allgemeinen keine stetige Liftung \maabbdisp {\tilde{\theta}} { U { \left( 0,1 \right) } } { X } {} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ {\mathbb C} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {offene Kreisscheibe}{}{} und $Y$ die disjunkte Vereinigung einer Kreisscheibe mit einer \definitionsverweis {punktierten Kreisscheibe}{}{} zusammen mit der natürlichen Abbildung \maabb {p} {Y} {U } {.} Zeige, dass \maabbdisp {} { p^{-1} (U \setminus \{0\}) } {U \setminus \{0\} } {} eine \definitionsverweis {holomorphe}{}{} \definitionsverweis {Überlagerung}{}{} ist und dass es dazu eine \definitionsverweis {Decktransformation}{}{} gibt, die man nicht auf ganz $Y$ ausdehnen kann.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Zeige, dass man Lemma 6.16 nicht auf Decktransformationen zu einer \definitionsverweis {endlichen}{}{} \definitionsverweis {holomorphen Abbildung}{}{} \maabb {p} {Y} {X } {} übertragen kann.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {endliche}{}{} \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ V }
{ \subseteq }{ Y }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine nichtleere \definitionsverweis {offene Teilmenge}{}{} mit der zugehörigen Einschränkung \maabbdisp {} { \varphi^{-1} (V) } { V } {.} Zeige, dass die \maabbeledisp {} { \operatorname{Deck} { \left( X {{|}} Y \right) } } { \operatorname{Deck} { \left( \varphi^{-1} (V) {{|}} V \right) } } {\theta } { \theta {{|}}_{ \varphi^{-1} (V)} } {,} injektiv, aber im Allgemeinen nicht surjektiv ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {endliche}{}{} \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} zwischen den \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{} \definitionsverweis {riemannschen Flächen}{}{} \mathkor {} {X} {und} {Y} {.} Zeige, dass eine \definitionsverweis {Decktransformation}{}{} \maabbdisp {\theta} { X} {X } {} einen Punkt $x$ mit \definitionsverweis {Verzweigungsordnung}{}{} $n$ auf einen Punkt mit der Verzweigungsordnung $n$ abbildet.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabbeledisp {\varphi} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} {z^3-z+1 } {.} Zeige, dass es keine nichttriviale \definitionsverweis {Decktransformation}{}{} zu dieser Abbildung gibt. Konstruiere daraus eine \definitionsverweis {Überlagerung}{}{} mit \definitionsverweis {Blätterzahl}{}{} $3$, deren \definitionsverweis {Decktransformationsgruppe}{}{} trivial ist und die somit nicht \definitionsverweis {normal}{}{} ist.

}
{} {}