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¿Por qué este determinante es conformally invariante?

Mientras estaba leyendo un artículo sobre el azar de la analítica de la función, he encontrado una frase que yo no era capaz de probar y después de probar la fuerza bruta y la búsqueda de algunas de las referencias que me decidí a pedir una ayuda aquí. La instrucción es la siguiente: Denotar por $\mathbb{D}$ la unidad de dic en el plano complejo, y considere la función $p:\mathbb{D}^n\to\mathbb{C}$ dada por

$$ p(z_1,\dots,z_n)\, =\, 4^{-n}\, \det\left(\frac{(1-|z_i|^2)(1-|z_j|^2)}{|1-z_i\overline{z}_j|^2}\right)_{i,j=1}^{n}\, $$ entonces para cualquier fija $u\in\mathbb{D}$ la función de $p$ es invariante para la transformación de Möbius
$$ \phi(u,z)=\frac{u+z}{1+\overline{u}z}, $$ en el sentido de que
$$ p(z_1,\dots,z_n)\, = p(\phi(u,z_1),\ldots,\phi(u,z_n)). $$

Agradezco cualquier referencia o sugerencia para demostrar este hecho.

Edición: El denominador se modificó como punto de salida para David y Anon.

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Chris Benard Puntos 1430

Sospecho que tienes un error tipográfico, y el denominador debe ser $|1-z_i \overline{z_j}|^2$. Al menos, voy a mostrar que la cantidad de Möbius es invariante con esta modificación. Es posible, por supuesto, que ambos son invariantes.

El determinante es un arenque rojo; cada entrada de la matriz es invariante bajo las transformaciones de Möbius. Empiezo por citar un hecho de la geometría hiperbólica: Definir $$\delta(u,v) = \frac{|u-v|^2}{(1-|u|^2)(1-|v|^2)}$$ para$u$$v$$\mathbb{D}$. Luego de que esta cantidad es invariante bajo las transformaciones de Möbius. Yo no puedo dar una intuición de este hecho, pero es fácil dar una referencia.

Así $$1+\delta(u,v) = 1+\frac{(u-v)(\overline{u} - \overline{v})}{(1-u \overline{u}) (1-v \overline{v})} = \frac{\left( 1-u \overline{u} - v \overline{v} + u \overline{u} v \overline{v} \right) + \left( u \overline{u} - u \overline{v} - \overline{u} v + v \overline{v} \right)}{(1-u \overline{u}) (1-v \overline{v})}$$ $$=\frac{1- u \overline{v} - \overline{u} v + u \overline{u} v \overline{v}}{(1-u \overline{u}) (1-v \overline{v})} = \frac{(1-u \overline{v})(1-\overline{u} v)}{(1-|u|^2)(1-|v|^2)} = \frac{|1-u \overline{v}|^2}{(1-|u|^2)(1-|v|^2)}$$ es invariante bajo Möbius tranformations.

La sustitución de $u$$v$$z_i$$z_j$, este es el recíproco de la $(i,j)$ entrada en su matriz. Así que cada elemento de la matriz es Möbius invariantes, como se reivindica.

ACTUALIZACIÓN: me acabo de dar cuenta de una bonita manera de expresar anon de la solución a continuación. Deje $\sigma$ denotar Schwarz reflexión en el límite de $\mathbb{D}$. Desde Schwarz reflexión es un invariantes conformes operación, si $\phi$ es un Möbius la transformación de $\mathbb{P}^1$ preservar $\mathbb{D}$,$\phi(\sigma(z)) = \sigma(\phi(z))$. Explícitamente, $\sigma(z) = \overline{z}^{-1}$.

A continuación, el $(i,j)$ entrada en su matriz es la cruz de la relación de $(z_i, z_j; \sigma(z_i), \sigma(z_j))$, por un cálculo muy similar a la de anon.

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riza Puntos 170

Más específicamente, cada entrada en la matriz es una cruz-relación: $$\frac{(1-|z|^2)(1-|w|^2)}{|1-z\bar{w}|^2}=\frac{(1-z\bar{z})(1-w\bar{w})}{(1-\bar{z}w)(1-z\bar{w})}=(z^{-1},w^{-1};\bar{z},\bar{w}).$$ Esto puede ser visto dividiendo tanto el numerador y el denominador por $zw$ adecuadamente. De la cruz, los cocientes son invariantes bajo transformaciones de Möbius, en ese sentido de que si $f$ es uno, entonces $$(a,b;c,d)=(f(a),f(b);f(c),f(d)).$$

EDIT: Ah, el último ingrediente es proporcionada por Theo Buehler. Desde $\phi(u,z)^{-1}=\phi(\bar{u},z)$ y de igual manera nos han $\overline{\phi(u,z)}=\phi(\bar{u},z)$, podemos decir que el $\phi(u,\cdot)$ actuando en ambos $z$ $w$ es equivalente a la transformación de Möbius $\phi(\bar{u},\cdot)$ que actúa sobre cada uno de los componentes de la $4$-tupla $(z^{-1},w^{-1},\bar{z},\bar{w})$, por lo tanto la cruz de relación se conserva debajo de ella.

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