5.3 函数 ??
1,作为 广义函数 的引入
物理上,存在这样的物理量,在无限小的范围内具有有限大小的量。这样的量
的密度为无穷大,但是在整个空间,这个物理量的总量却为 有限。 函数就
是作为这样的密度被引入的。例如,电子的电量是有限的 。但电
子的半径大小至今只测量到上限,即不大于,并且随着测量精度的提高,
这个上限越来越小,也就是趋于零。而目前的理论研究也得出电子半径为零的
结果。于是,当空间存在一个电子时,这时空间中的电荷密度就由 函数来
表示。
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Ce 19106.1 ???
m1610?
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数学上可以将无限小的范围
看作有限大小范围的极限 一维 考虑线质量密度 l?
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密度
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因此,作为广义函数引入 函数,??
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x
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a
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又,对 00 x?
2,一些性质
(1) 偶 函数
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xx
xx
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从图形可以看出
(2) 阶跃函数 或亥 维赛单位函数
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0 x
1
)(xH
.)()( dx xdHx ??
(3) 挑选性 对连续函数 )(?f
).()()( 00 tfdtf ????
??
????
(4) 表示连续量
0 1
持续于 [0,1] 的力 F(t) 的冲量为各无穷小时
间段的冲量之和。各无穷小时段上的连续力
的冲量可以看作瞬时力 的冲量
t
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? ?????? dtftfdF )()(1)()( 1
0
1
0
???? ??
)()( tf ????
???? dtf )()( ?)()( tf ????
(5) 复合函数 若 的实根 全部是单根,则 0)( ?x? ),3,2,1( ??kx k
? ?? k
k
kx xxx )(' )()]([ ????
例;)()( )(',0 11 axax axx ?? ? ?? ?
.2 )()()( 22 a axaxax ????? ??? aaxax
axaxaxaxax
xx 2)'()'(
,,0))((
21
2222
21
22
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????????
3,其它表示
);(1lim)( 0 lxrectlx l ???;s in1lim)( xKxx K ?? ???
.1lim)( 220 xx ?? ? ? ??? ?
4,傅里叶变换
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?,)()( ??? ? deCx xi
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?? ixi edxexC
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?,21)( ??? ? dex xi
例 阶跃函数的傅里叶变换
,)(
0
????? ??
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dxdxxH 不满足傅立叶积分定理,不能直接给出其傅立叶变换,必须采用某种变通办法
定义函数系列,
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)0(.0
)0(,),(
x
xexH x??,显然 ),(lim)( 0 ?? xHxH ???
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ieidxeexH
xixix
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2
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2
1
2
1)],([
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0
F
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2
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1
1
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1lim)],([lim)]([
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00
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P
FF
ii
i
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5,多维情况
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)0(,0)(
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rr ????
???? ?,1)( d xd yd zr??
).()()()( zyxr ???? ??
小结 A,傅立叶级数和傅立叶积分是 通过积分实现 的从时域到频域的 复变换, 提供在 频域 表示函数性质的方法。
B,周期函数变换为离散 级数,非周期函数变换为 积分 。
C,傅立叶积分的若干性质,有利于其应用。
D,函数和阶跃函数。 ??