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Schwarz-Christoffelsche Formel

Durch die SCHWARZ-CHRISTOFFELsche Formel
(14.19a)

wird das Innere eines Polygons mit den Außenwinkeln der -Ebene auf die obere -Halbebene abgebildet (s. Abbildung).



Mit sind die den Ecken des Polygons zugeordneten Punkte der reellen Achse der -Ebene bezeichnet, mit die Integrationsvariable. Der orientierte, also durch eine Richtung ausgezeichnete Rand des Polygons geht bei der Abbildung in die orientierte reelle Achse der -Ebene über. Für große Werte von verhält sich der Integrand wie und ist im Unendlichen regulär.

Da die Summe aller Außenwinkel eines -Ecks gleich ist, gilt:

(14.19b)

Die komplexen Konstanten und bewirken eine Drehstreckung und eine Verschiebung, hängen aber nicht von der Form, sondern nur von Größe und Lage des Polygons in der -Ebene ab.
Ist ein Polygon in der -Ebene vorgegeben, dann können drei Punktpaare willkürlich einander zugeordnet werden. Ordnet man einem Eckpunkt des Polygons in der -Ebene, z.B. , einen unendlich fernen Punkt der -Ebene, also zu, dann ist der Faktor wegzulassen. Wenn das Polygon ausartet, z.B. dadurch, daß sich ein Eckpunkt im Unendlichen befindet, dann ist der zugehörige Außenwinkel gleich , also , d.h., das Polygon wird zum Halbstreifen.

Beispiel A

Für das in der linken Abbildung skizzierte Gebiet der -Ebene wird die in der nachstehenden Tabelle für angegebene Zuordnung dreier Punkte gewählt.



 

Die Abbildungsformel lautet:
.
Bei der Bestimmung von ist zu setzen:
d.h., .
Daß die Konstante ist, geht aus der Zuordnung ,,``  hervor.

Beispiel B

Abbildung eines Rechtecks. Eckpunkte des abzubildenden Rechtecks seien
. Die Punkte und sollen in die Punkte und der reellen Achse übergehen, und sind Spiegelpunkte zu und bezüglich der imaginären Achse. Nach dem SCHWARZschen Spiegelungsprinzip müssen ihnen die Punkte und entsprechen (s. Abbildung).



Damit lautet die Abbildungsformel für ein Rechteck
der oben skizzierten Lage
.
Punkt entspricht Punkt und Punkt Punkt . Mit wird
,
wobei die Substitution verwendet wurde. Die Funktion ist ein elliptische Integral 1. Gattung.
Daß die Konstante ist, geht aus der Zuordnung ,,``  hervor.