皮卡定理可以指两个不同的数学定理,分别是皮卡大定理和皮卡小定理,它们都是关于
解析函数的
值域。由
法国数学家
埃米尔·皮卡证明。
函数exp(1/z),在z=0处具有
本性奇点。z的色相表示它的辐角,而发光度则表示绝对值。这个图像说明了接近于奇点时,可以取得任何非零的值。
皮卡小定理说明,如果函数 是整函数且不是
常数,则 的值域或者是整个
复平面,或者只去掉一个点。 这个定理在1879年证明。它强化了刘维尔定理:任何不是常数的整函数都一定是无界的。
若 的
值域不包含复平面上的两个点,不失一般性地,可以假设 的值域不包含0和1,设 是其值域中的点,在这个点附近,可以选取模函数 的逆的某个单值解析分支,记作 。利用模函数的通用覆盖性和单值性定理,可以将 点( )附近定义的复合映射 解析延拓到整个复平面上,从而得到一个在复平面上单值解析但有界的函数。根据刘维尔定理,该函数为
常函数。因此 也是常函数。
如果 在点w具有
本性奇点,那么在任何含有w的
开集中,对任意非∞的复数值A,有无穷多个z使得 ,A最多只有一个例外。 以上定理是说,全纯函数在本性奇点的任意
邻域内,“无穷多次”地取到每一个有限的复值,至多有一个例外值。 这个定理强化了魏尔施特拉斯-卡索拉蒂定理,它只保证了f的值域在复平面内是稠密的。
这个“唯一的例外”实际上在两个定理中都是需要的:指数函数 是一个整函数,永远不能是零。 在0处具有
本性奇点,但仍然不能取得零。
皮卡大定理在一个更一般的形式中也是正确的,可以应用于亚纯函数:如果M是一个
黎曼曲面,w 是M上的一个点,表示黎曼球面,是一个全纯函数,在w处具有本性奇点,那么在M的任何含有w的开子集中,函数f都可以取得除了两个点以外的所有的点。