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\chapter{Riemannsche Flächen}
\section{Komplexe Mannigfaltigkeiten}
In der Funktionentheorie betrachtet man statt $C^∞$-Funktionen meist holomorphe
Funktionen. Statt $C^∞$-Mannigfaltigkeit betrachtet man komplexe
Mannigfaltigkeiten.
\begin{notation}[Komplexe-Karten und Atlanten]
Sei $X$ ein topologischer Hausdorff-Raum mit abzählbarer Basis der Topologie.
Weiter sei $n ∈ ℕ$ eine Zahl.
\begin{enumerate}
\item Eine komplexe-\emph{Karte}\index{Karte!komplex} ist ein
Homöomorphismus $\varphi : U → V$, wobei $U ⊂ M$ und $V ⊂ ℂ^n$ jeweils
offen sind.
\item Zwei komplexe Karten $\varphi : U → V$ heißen komplex
verträglich\index{Verträglichkeit!von komplexen Karten}, wenn
\[
\varphi_2 ◦ \varphi_1^{-1} : \varphi_1(U_1∩ U_2) \longrightarrow \varphi_2(U_1∩ U_2)
\]
biholomorph ist.
\item Ein \emph{komplexer Atlas}\index{Atlas!komplex} ist eine Menge von
komplexen Karten $(\varphi_i : U_i → V_i)_{i∈ I}$, sodass $M = \bigcup_i
U_i$ und sodass je zwei Karten komplex verträglich sind.
\item Zwei komplexe Atlanten Atlas$_1$ und Atlas$_2$ heißen komplex
verträglich\index{Verträglichkeit!von komplexen Atlanten}, wenn jede Karte
aus Atlas$_1$ mit jeder Karte aus Atlas$_2$ verträglich ist.
\end{enumerate}
\end{notation}
\begin{beobachtung}
Verträglichkeit ist eine Äquivalenzrelation auf der Menge der komplexen
Atlanten.
\end{beobachtung}
\begin{definition}[Komplexe Mannigfaltigkeit]\label{def:2-2-3}%
Eine \emph{komplexe Mannigfaltigkeit}\index{Mannigfaltigkeit!komplex} der
Dimension $n$ ist ein Hausdorffscher topologischer Raum mit abzählbarer Basis
der Topologie, zusammen mit einer Äquivalenzklasse von komplexen Atlanten, mit
Karten in den $ℂ^n$. Zusammenhängende, komplexe Mannigfaltigkeiten der
Dimension eins heißen \emph{Riemannsche Flächen}\index{Riemannsche
Flächen}\footnote{Georg Friedrich Bernhard Riemann (* 17.~September 1826 in
Breselenz bei Dannenberg (Elbe); † 20.~Juli 1866 in Selasca, Gemeinde Intra
[heute zu Verbania] am Lago Maggiore) war ein deutscher Mathematiker, der auf
vielen Gebieten der Analysis, Differenzialgeometrie, mathematischen Physik und
der analytischen Zahlentheorie bahnbrechend wirkte. Er gilt als einer der
bedeutendsten Mathematiker. Seine Arbeit legte den Grundstein für die
Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein.}.
\end{definition}
\begin{rem}[Komplexe und $C^∞$-Mannigfaltigkeiten]
Holomorphe Funktionen sind $C^∞$. Deshalb trägt jede komplexe Mannigfaltigkeit
immer auch die Struktur einer $C^∞$-Mannigfaltigkeit. In der Literatur wird
die Wahl eines komplexen Atlas auch als Wahl einer „komplexen Struktur“ auf
der $C^∞$-Mannigfaltigkeit bezeichnet.
\end{rem}
\subsection{Beispiele}
\begin{bsp}[Offene Mengen]
Jede offene Teilmenge des $ℂ^n$ ist eine komplexe Mannigfaltigkeit.
\end{bsp}
\begin{bsp}[Riemannsche Zahlenkugel]
Betrachte die Menge $ℙ¹ := ℂ ∪ \{∞\}$. Definiere auf $ℙ¹$ wie folgt eine
Topologie: Eine Teilmenge $U ⊂ ℙ¹$ ist offen, wenn
\begin{itemize}
\item $∞ \notin U$ und $U ⊂ ℂ$ offen ist, oder
\item $∞ ∈ U$ und $ℂ ∖ U$ kompakt ist.
\end{itemize}
Beispiele für offene Mengen sind dann $U_0 := ℂ$ oder $U_∞ := ℙ¹ ∖ \{0\}$.
Definiere dann komplexe Karten
\[
\varphi_0 : U_0 → ℂ, \quad z ↦ z,
\qquad\text{und}\quad
\varphi_∞ : U_∞ → ℂ, \quad z ↦ \begin{cases} 0, & z = ∞,\\ 1/z, & \text{sonst}.
\end{cases}
\]
Diese Karten sind komplex verträglich und liefern daher einen komplexen Atlas.
Wir erhalten also eine Riemannsche Fläche, genannt \emph{Riemannsche
Zahlenkugel}\index{Riemannsche Zahlenkugel}. Man rechne nach: Der
topologische Raum $ℙ¹$ ist kompakt.
\end{bsp}
\begin{bsp}[Riemannsche Zahlenkugel]
Analog zu Beispiel kann man die Riemannsche Zahlenkugel auch definieren, indem
man $ℙ¹$ als Einheitssphäre im $ℝ³$ nimmt und komplexe Karten durch
stereografische Projektion auf die Ebene $ℝ²$ konstruiert. Der Name
\emph{Riemannsche Zahlenkugel} ist vermutlich durch diese Konstruktion
motiviert.
\end{bsp}
\begin{bsp}[Komplexe Tori]\label{bsp:2-1-8}%
Gegeben $ℝ$-linear unabhängige Vektoren $ω_1, ω_2 ∈ ℂ = ℝ²$, betrachte das von
diesen Vektoren erzeugte Gitter
\[
Γ := \{ m_1 · ω_1 + m_2 · ω_2 \mid m_1, m_2 ∈ ℤ \}.
\]
Nenne zwei Vektoren $v_1, v_2 ∈ ℂ$ äquivalent, wenn $v_1 - v_2 ∈ Γ$ ist. Wir
bezeichnen den Quotienten\footnote{Quotient = Menge der Äquivalenzklassen}
dieser Äquivalenzrelation mit $C/Γ$ und die Quotenentenabbildung wie üblich
mit
\[
π : ℂ → C/Γ, \quad z ↦ [z].
\]
Als nächstes versehen wir $C/Γ$ mit der Quotiententopologie: eine Teilmenge $U
⊂ C/Γ$ heißt offen, wenn das Urbild $π^{-1}(U) ⊂ ℂ$ offen ist. Man rechne
nach: mit dieser Definition ist $C/Γ$ Hausdorffsch und hat abzählbare Basis
der Topologie. Die Abbildung $π$ ist stetig und offen. Beobachte noch
folgendes.
\begin{itemize}
\item Der topologische Raum $C/Γ$ ist Bild der zusammenhängenden Menge $ℂ$
unter der stetigen Abbildung $π$, also selbst zusammenhängend.
\item Der topologische Raum $C/Γ$ ist Bild der kompakten Menge
\[
P := \{α_1 ω_1 + α_2 ω_2 \mid α_1,α_2∈[0,1]\}
\]
unter der stetigen Abbildung $π$, also selbst kompakt.
\end{itemize}
Schließlich müssen wir noch komplexe Karten und einen komplexen Atlas finden.
Komplexe Karten findet man so: sei $V ⊂ ℂ$ offen, sodass keine zwei Punkte aus
$V$ äquivalent sind. Dann ist $U := π(V)$ offen und $π : V → U$ bijektiv,
offen und stetig, also homöomorph. Definiere eine komplexe Karte durch
$\varphi := (π|_V)^{-1} : U → V$. Sind nun $\varphi_1 : U_1→ V_1$ und
$\varphi_2 : U_2→ V_2$ zwei solche Karten, so ist die
Koordinatenwechselabbildung
\[
\varphi_2 ◦ \varphi_1^{-1} : \varphi_1(U_1 ∩ U_2) \longrightarrow \varphi_2(U_1 ∩ U_2)
\]
auf jeder Zusammenhangskomponente von $\varphi_1(U_1 ∩ U_2)$ von der Form $z ↦
z + \text{const}$, also holomorph! Die komplexen Karten $\varphi_1$ und
$\varphi_2$ sind also verträglich. Da sich ganz $ℂ/Γ$ mit solchen Karten
überdecken lässt, erhalten wir einen komplexen Atlas und damit eine
Riemannsche Fläche, genannt \emph{komplexer Torus}\index{Torus} zum Gitter $Γ
⊂ ℂ$.
\end{bsp}
\section{Holomorphe Funktionen}
\sideremark{Vorlesung 2}
Gegeben eine Riemannsche Fläche $X$ und eine Funktion $f : X → ℂ$. Wir wollen
definieren, wann $f$ holomorph ist. Betrachte dazu die folgende Beobachtung für
Funktionen auf offenen Mengen $X ⊂ ℂ$.
\begin{beobachtung}[Holomorphe Funktionen auf offenen Teilmengen von $ℂ$]
Es sei $X ⊆ ℂ$ offen und $f : X → ℂ$ eine Funktion. Dann sind die folgenden
Aussagen äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktion $f$ ist holomorph.
\item Für eine Überdeckung $X = \bigcup_i U_i$ sind alle Einschränkungen
$f|_{U_i}$ holomorph.
\item\label{il:2-2-1-3} Für jeden Atlas $(\varphi_i : U_i → V_i)_{i∈ I}$,
der die Standardkarte $\Id_X : X → X$ enthält, sind alle Abbildungen $f ◦
\varphi_i^{-1} : V_i → ℂ$ holomorph.
\end{enumerate}
\end{beobachtung}
Punkt~\ref{il:2-2-1-3} sagt in Worten: „Holomorphie kann man in Karten
überprüfen“. Dies nehmen wir als Definition.
\begin{definition}[Holomorphe Funktionen auf Riemannschen Flächen]\label{def:2-2-2}
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche mit Atlas $(\varphi_i : U_i → V_i)_{i∈ I}$.
Es sei $f : U → ℂ$ eine Funktion, wobei $U ⊆ X$ offen ist. Nenne $f$
\emph{holomorph}\index{holomorph!Funktion}, wenn für alle $i ∈ I$ die
Abbildung
\[
f ◦ \varphi_i^{-1} : \varphi_i(U ∩ U_i) \longrightarrow ℂ
\]
holomorph ist. Die Menge der holomorphen Funktionen wird mit $𝒪_X(U)$
bezeichnet.
\end{definition}
\begin{bemerkung}[Holomorphe Funktionen auf Riemannschen Flächen]
---
\begin{enumerate}
\item Der Begriff der holomorphen Funktion hängt nur bedingt an der Wahl des
Atlas; verträgliche Atlanten liefern denselben Holomorphiebegriff.
\item Man braucht gar keinen gesamten Atlas, es genügt eine Familie von (mit
der komplexen Struktur verträglichen) Karten $(\varphi_j : U_j → V_j)_{j ∈
J}$ mit $U ⊆ \bigcup_{j ∈ J} U_j$.
\item Die Koordinatenabbildungen sind per Definition immer holomorph.
\item Holomorphe Funktionen kann man addieren und multiplizieren; $𝒪_X(U)$
ist also ein Ring.
\end{enumerate}
\end{bemerkung}
\subsection{Erste Eigenschaften}
Die folgenden Sätze gelten für holomorphe Funktionen auf Riemannschen Flächen,
weil sie für holomorphe Funktionen auf $ℂ$ gelten.
\begin{satz}[Identitätssatz]\label{satz:2-2-4}%
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche und es sei $U ⊆ X$ offen und
zusammenhängend, $f_1, f_2 ∈ 𝒪_X(U)$. Dann sind die folgenden Aussagen
äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktionen $f_1$ und $f_2$ sind gleich.
\item Es existiert eine Teilmenge $A ⊆ U$ mit Häufungspunkt, sodass $f_1|_A$
gleich $f_2|_A$ ist. \qed
\end{enumerate}
\end{satz}
\begin{cor}[Nullteilerfreiheit des Rings der holomorphen Funktionen]
In der Situation des Identitätssatzes~\ref{satz:2-2-4} ist der Ring $𝒪_X(U)$
nullteilerfrei. \qed
\end{cor}
\begin{satz}[Maximumprinzip]
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche, es sei $U ⊆ X$ offen und zusammenhängend
und $f ∈ 𝒪_X(U)$. Falls $|f| : U → ℝ$ ein Maximum hat, dann ist $f$
konstant. \qed
\end{satz}
\begin{cor}[Maximumsprinzip für holomorphe Funktionen auf kompakten Räumen]\label{cor:2-2-7}%
Wenn $X$ kompakt und zusammenhängend ist, dann ist jede holomorphe Funktion
konstant. \qed
\end{cor}
\begin{satz}[Offenheitssatz]
Holomorphe Funktionen sind offen: Bilder offener Mengen sind offen. \qed
\end{satz}
\begin{satz}[Ordnung von Nullstellen]\label{satz:2-2-9}%
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche, es sei $U ⊆ X$ offen und $f ∈ 𝒪_X(U)$.
Gegeben $n ∈ ℕ$, $a ∈ U$ und Karten $\varphi_1 : U_1 → V_1$, $\varphi_2 : U_2
→ V_2$ Karten mit $a ∈ U_1 ∩ U_2$, so sind folgende Aussagen äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_1^{-1} : \varphi_1(U ∩ U_1) → ℂ$ hat bei
$\varphi_1(a)$ eine Nullstelle der Ordnung $n$.
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_2^{-1} : \varphi_2(U ∩ U_2) → ℂ$ hat bei
$\varphi_2(a)$ eine Nullstelle der Ordnung $n$. \qed
\end{enumerate}
\end{satz}
\begin{rem}
In der Situation von Satz~\ref{satz:2-2-9} sagen wir, dass $f : U → ℂ$ bei $a$
eine \emph{Nullstelle der Ordnung $n$}\index{Nullstellenordnung} hat.
\end{rem}
\section{Holomorphe Funktionen mit Singularitäten}
Die Definition von „holomorphen Funktionen mit Singularitäten“ entspricht genau
dem, was wir aus der Vorlesung „Funktionentheorie“ kennen.
\begin{definition}[Holomorphe Funktionen mit Singularitäten]
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche, $U ⊆ X$ offen. Funktionen
\[
f ∈ 𝒪_X(U ∖ (\text{diskrete, in $U$ abgeschlossene Teilmenge}))
\]
heißen \emph{holomorphe Funktionen auf $U$ mit
Singularitäten}\index{holomorphe Funktion!mit Singularitäten}.
\end{definition}
\begin{satz}[Klassifikation isolierter Singularitäten]\label{satz:2-3-1}%
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche, $U ⊆ X$ offen, $a ∈ U$, und $f ∈ 𝒪_X(U ∖
\{a\})$. Weiter seien $\varphi_1 : U_1 → V_1$ und $\varphi_2 : U_2 → V_2$
zwei Karten mit $a ∈ U_1 ∩ U_2$.
\begin{itemize}
\item Die folgenden Aussagen sind äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_1^{-1}$ hat bei $\varphi_1(a)$ eine
hebbare Singularität.
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_2^{-1}$ hat bei $\varphi_2(a)$ eine
hebbare Singularität.
\item Die Funktion $f$ ist in einer Umgebung von $a$ beschränkt.
\end{enumerate}
\item Die folgenden Aussagen sind äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_1^{-1}$ hat bei $\varphi_1(a)$ eine Polstelle.
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_2^{-1}$ hat bei $\varphi_2(a)$ eine Polstelle.
\item Es ist $\lim_{z → a} |f(z)| = ∞$.
\end{enumerate}
Sind diese Bedingungen erfüllt, so stimmen die Polstellenordnungen der
Funktionen $f ◦ \varphi_1^{-1}$ und $f ◦ \varphi_2^{-1}$ überein.
\item Die folgenden Aussagen sind äquivalent.
\begin{enumerate}
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_1^{-1}$ hat bei $\varphi_1(a)$ eine
wesentliche Singularität.
\item Die Funktion $f ◦ \varphi_2^{-1}$ hat bei $\varphi_2(a)$ eine
wesentliche Singularität.
\end{enumerate}
\end{itemize}
\end{satz}
\begin{proof}
Hausaufgabe!
\end{proof}
\begin{prov}[Casorati-Weierstraß]
Erinnern Sie sich an den Satz von Casorati-Weierstraß und formulieren Sie als
Hausaufgabe die fehlende Aussage~(2.3.1.9)!
\end{prov}
\begin{definition}[Singularitäten]
Satz~\ref{satz:2-3-1} erlaubt es, zu sagen, dass die Funktion $f$ bei $a$ eine
\emph{hebbare Singularität}\index{hebbare Singularität},
\emph{Polstelle}\index{Polstelle} oder \emph{wesentliche
Singularität}\index{wesentliche Singularität} hat. Falls eine Polstelle
vorliegt, ist auch die \emph{Polstellenordnung}\index{Polstellenordnung} ist
definiert.
\end{definition}
\section{Meromorphe Funktionen}
Genau wie in der Vorlesung „Funktionentheorie“ werden holomorphe Funktionen mit
Singularitäten als „meromorph“ bezeichnet, wenn sie lediglich Polstellen
besitzen.
\begin{definition}[Meromorphe Funktionen]
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche und $U ⊆ X$ sei offen. Holomorphe
Funktionen auf $U$ mit Singularitäten werden als
\emph{meromorph}\index{meromorphe Funktion} bezeichnet, wenn sie lediglich
Polstellen besitzen. Die Menge der meromorphen Funktionen wird mit $ℳ_X(U)$
bezeichnet.
\end{definition}
\begin{beobachtung}[Meromorphe Funktionen]
Es sei $X$ eine Riemannsche Fläche und $U ⊆ X$ sei offen. Dann gilt
Folgendes.
\begin{enumerate}
\item Die Menge $ℳ_X(U)$ ist ein $ℂ$-Vektorraum.
\item Man kann meromorphe Funktionen multiplizieren, daher ist $ℳ_X(U)$
sogar eine $ℂ$-Algebra. Ist $U$ zusammenhängend, so ist $ℳ_X(U)$ ein
Körper.
\item Holomorphe Funktionen sind meromorph, $𝒪_X(U) ⊆ ℳ_X(U)$. Man kann
holomorphe Funktionen mit meromorphen Funktionen multiplizieren, also ist
$ℳ_X(U)$ eine Algebra über dem Ring $𝒪_X(U)$.
\end{enumerate}
\end{beobachtung}
\begin{satz}[Identitätssatz für meromorphe Funktionen]
Sei $X$ eine Riemannsche Fläche, $U ⊆ X$ offen und zusammenhängend,
$f_1, f_2 ∈ ℳ_X(U)$. Falls es eine Menge $A ⊆ U$ mit Häufungspunkt
gibt, sodass $f_1$ und $f_2$ bei $A$ definiert sind und $f_1|_A$ gleich
$f_2|_A$ ist, dann ist $f_1$ gleich $f_2$. \qed
\end{satz}
\subsection{Beispiel: Meromorphe Funktionen auf $ℙ¹$}
Die Riemannsche Zahlenkugel $ℙ¹$ ist in vieler Hinsicht die einfachste kompakte
Riemannsche Fläche. Was können wir über die auf ganz $ℙ¹$ definierten
meromorphen Funktionen $f ∈ ℳ_{ℙ¹}(ℙ¹)$ sagen? Polynome und rationale
Funktionen liefern die einfachsten Beispiele.
\begin{bsp}[Polynome als meromorphe Funktionen auf $ℙ¹$]\label{bsp:2-4-3}%
Es sei $f ∈ ℂ[z]$ ein Polynom, aufgefasst als holomorphe Funktion mit
Singularität auf $ℙ¹ = ℂ ∪ \{∞\}$. Ist $f$ nicht konstant, so gilt
\[
\lim_{z → ∞} |f(z)| = ∞,
\]
also hat $f$ am Punkt $∞$ eine Polstelle. Man rechne nach, dass die
Polstellenordnung von $f$ am Punkt $∞$ exakt $\deg f$ ist.
\end{bsp}
\begin{bsp}[Rationale Funktionen als meromorphe Funktionen auf $ℙ¹$]\label{bsp:2-4-4}%
Sei $\frac{f}{g} ∈ ℂ(z)$ eine rationale Funktion, geschrieben als Quotient von
zwei teilerfremden Polynomen. Fasse $\frac{f}{g}$ als holomorphe Funktion mit
Singularität auf $ℙ¹ = ℂ ∪ \{∞\}$ auf. Dann gilt:
\begin{itemize}
\item Falls $\deg f > \deg g$ ist, dann hat $\frac{f}{g}$ bei $∞$ eine
Polstelle. Die Polstellenordnung ist gleich $\deg f - \deg g$.
\item Falls $\deg f = \deg g$ ist, dann hat $\frac{f}{g}$ bei $∞$ eine
hebbare Singularität.
\item Fall $\deg f < \deg g$ ist, dann hat $\frac{f}{g}$ bei $∞$ eine
Nullstelle. Die Nullstellenordnung ist gleich $\deg g - \deg f$.
\end{itemize}
Wir stellen insbesondere fest: Wenn ich Vielfachheiten berücksichtige, dann
haben rationale Funktionen auf $ℙ¹$ immer genau so viele Nullstellen wie
Polstellen.
\end{bsp}
Ich möchte in diesem Abschnitt zeigen, dass Beispiele~\ref{bsp:2-4-3} und
\ref{bsp:2-4-3} bereits alle meromorphen Funktionen auf $ℙ¹$ liefern. Die
folgenden Beobachtungen helfen beim Beweis.
\begin{beobachtung}[Null-- und Polstellenmengen sind diskret]
Es sei $X$ irgendeine zusammenhängende Riemannsche Fläche und es sei $f ∈
ℳ_X(X)$ eine meromorphe Funktion, die nicht konstant $0$ ist. Dann folgt aus
dem Identitätssatz: Die Nullstellenmenge von $f$ ist diskret und
abgeschlossen. Die Polstellenmenge von $f$ ist exakt die Nullstellenmenge der
Funktion $1/f$ und daher ebenfalls diskret und abgeschlossen.
\end{beobachtung}
\begin{beobachtung}[Endlichkeit diskreter Mengen]
Es sei $X$ ein kompakter Topologischer Raum. Erfüllt die Topologie das
Fréchet\footnote{Maurice René Fréchet (* 2.~September 1878 in Maligny,
Département Yonne; † 4.~Juni 1973 in Paris) war ein französischer
Mathematiker, der grundlegende Arbeiten in der Topologie und
Funktionalanalysis verfasste.}-Trennungsaxion $T_1$, dann sind diskrete und
abgeschlossene Mengen endlich.
\end{beobachtung}
\begin{konsequenz}[Endlichkeit von Null-- und Polstellenmenge]
Es sei $X$ eine zusammenhängende und kompakte Riemannsche Fläche, und $f ∈
ℳ_X(X)$ nicht die Nullfunktion. Dann hat $f$ nur endlich viele Nullstellen
und Polstellen. \qed
\end{konsequenz}
\begin{satz}[Meromorphe Funktionen auf $ℙ¹$]
Jede meromorphe Funktion $f ∈ ℳ_{ℙ¹}(ℙ¹)$ ist rational,
\[
ℳ_{ℙ¹}(ℙ¹) = ℂ(z).
\]
\end{satz}
\begin{proof}
Sei eine meromorphe Funktion $f ∈ ℳ_{ℙ¹}(ℙ¹)$ gegeben. Wir können annehmen,
dass $f$ nicht konstant ist und bei $∞ ∈ ℙ¹$ keine Polstelle hat -- sonst
betrachte die Funktion $1/f$. Die endlich vielen Polstellen seien dann $z_1,
…, z_n ∈ ℂ ⊂ ℙ¹$. Sei $f_i$ der Hauptteil von $f$ am Punkt $z_i$. Dann gilt:
\begin{itemize}
\item Die Funktionen $f_i$ sind rational.
\item Wir wissen aus Beispiel~\ref{bsp:2-4-4}: Die Funktionen $f_i$ hat
haben nur bei $z_i$ eine Polstelle. Insbesondere ist $∞$ keine Polstelle
von $f$.
\end{itemize}
Die meromorphe Funktion $f - \sum_{i=1}^n f_i$ hat dann überhaupt keine
Polstellen, ist also holomorph. Nach dem Maximumsprinzip für holomorphe
Funktionen auf kompakten Räumen, Korollar~\ref{cor:2-2-7}, ist die Funktion
konstant. Also ist
\[
f = \sum_{i=1}^n f_i + \text{const}
\]
und deshalb selbst rational.
\end{proof}
% !TEX root = RiemannscheFlaechen