狄拉克函数的性质,狄拉克δ函数

2021-01-10 16:02:16 字数 5851 阅读 3515

1楼:若儿矿鞑憍

狄拉克δ函数有以下性质 ,在理解这些性质的时候,应该认为等式两边分别作为被积函数的因子时得到的结果相等 偶函数,其导数是奇函数

放缩(或相似性)

这种性质称为挑选性,它将 在 点的值 挑选出来上述性质则可看成适用于高阶导数的挑选性。 如果方程 的实根 全是单根,则

该等式的含义为,若将δ函数作用在一个函数上,则会把函数的实根挑选出来,其左边表示在函数 为零时会取非零值,右边表示在 处,会取得非零值,并且取值“大小”,或者说在积分中的作用大小与δ函数的比值是函数在 处导数的绝对值的倒数。通过这一性质可以得到一些具体的等式,如

以及这个性质说明δ函数与x的乘积在积分中与0的作用是相同的。

狄拉克δ函数

2楼:中地数媒

8.1.1δ 函数的定义

我们知道,一般函数的定义是对于自变量x的每一个值,都有特定函数值f(x)与之对应,f(x)称为在点x处的函数值。然而,这里我们要讨论的δ函数不是这种通常意义下的函数,因为它没有通常意义下的“函数值”;它的运算作用只有出现在积分号里才能体现出来,它是某种复杂极限过程的简化符号,是广义函数的一种。

所谓狄拉克δ函数是这样一个算符δ(x),它使得对任何在x=0点连续的函数f(x),有下式成立:

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为理解δ(x),对h>0引进如下函数序列

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由积分中值定理可知,存在ξ且|ξ|<

,使得有

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于是得到:

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由此可以直观地知道,由严格的理论也可以证明,δ(x)是δh(x)在某种意义下的极限。因为

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故可将δ(x)粗糙地理解为满足

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的一个较通常函数意义更广的“函数”,(8.1.3)式是(8.1.1)式令f≡1而得到的。

物理上常用δ函数来描述集中分布的量,如集中质量、集中电荷等,设在x轴上有一单位质量集中在原点,用δ(x)表示密度分布函数,则在x≠0时,δ(x)=0。如果取δ(x)=c为有限常数,δ(x)便是一个通常意义下的分段连续函数,按照一般的积分计算有

δ(x)dx=0,即总质量为零,这与假设直线上具有单位质量相矛盾。故不能取δ(0)等于有限常数。事实上,若在x轴上取δl为包含原点的区间段,δm为该段总的质量,则密度应为:

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由此可见,这里引入δ函数恰好描述了集中质量问题。在电法勘探问题中,δ函数就恰好描述点源的电荷(或电流)密度。

上面我们定义了一维且奇点在x=0处的δ函数,对n维且奇点在任意点(

、 ,…,

)的δ函数可类似地定义,即它是这样一个算符δ(x1-

)δ(x2-

)…δ(xn-

),使得对任何在点(

, ,…,

)连续的函数f(x1,x2,…,xn),有

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成立,特别当取n=1,x1=x,

=0时,则得到(8.1.1)式。实际上n维δ函数可写成n个一维δ函数的乘积的形式。同样它还应满足:

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本书中只涉及二维或三维的δ函数。

对于一个有限的研究域,关于δ函数,我们还能给出下面常用结果,例如以二维情况为例:

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式中d为一个二维区域,f(x1,x2)在(

, )处连续,在第二个等式中,要求d的边界γ在奇点(

, )附近是光滑的,特殊情况,当f=1时,可得:

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现在给出(8.1.7)式的一个直观证明,当x0=(

, )在d外,由(8.1.5)式知δ在d及其边界上恒为零,这时(8.

1.7)式左部可理解为零函数在通常意义下的积分,其积分值为零,当x0在d内时,这时δ在d的边界和外部恒为零,于是在这些部分的积分也为零,故

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图8.1 d∩b的二维几何表示

从而由(8.1.4)式可知(8.

1.7)式中第三等式成立,对于奇点x0在区域边界γ的情况,令b(x0,ε)是以x0为圆心、ε为半径的开圆(在一维情况是开区间,三维情况下是不含球面的球体,n维情况下为n维开球),注意到δ在b(x0,ε)的外部和边界上为零,知

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式中d∩b表示d域和b圆重合的部分,即图8.1中阴影部分,另外有

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因为γ在x0附近光滑,故当ε趋于零时,d∩b域趋于半圆,这样,由以上两式有

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这便是(8.1.7)式中的第二等式。

8.1.2δ 函数的性质及其傅氏变换

对于一维情况,给出δ函数的一些常用性质及其傅氏变换,均设f(x)在奇点处连续。由(8.1.7)式有

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另外,设α1、α2为常数,δ函数对加法运算是线性的。

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对于任何在x0处连续的函数f(x),有

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上式称为δ函数的筛选性质。由于

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由于地球物理数据处理教程

故有δ(x)f(x)=δ(x)f(0) (8.1.14)

或同样δ(x-x0)f(x)=δ(x-x0)f(x0) (8.1.15)

如果(8.1.14)式中取f(x)=x,得

xδ(x)=0 (8.1.16)

若取f(x)在区间(-∞,α)(α为正数)外等于零,那么f(0)=0,于是

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由此推知

δ(x)=0 x < 0 (8.1.17)

同理可得

δ(x)=0 x>0 (8.1.18)

这便是(8.1.2)式的由来。

两个δ函数的褶积由下式确定。

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于是地球物理数据处理教程

下面我们给出δ函数的傅氏变换,根据δ函数的定义(8.1.1)式有

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反过来,数学上可以证明

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即是说δ(x)与1组成傅氏变换对,由(8.1.10)式设f(x)=cosωx,可得δ的余弦变换为

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狄拉克δ函数的多维δ函数

3楼:手机用户

在多维空间中的δ函数定义如下

例如在三维空间中,三维δ函数可表示为三个一维δ函数乘积表示,在直角坐标系中

在极坐标系中

在球坐标系中

多维的δ函数主要性质

δ函数可以表示如下 :

狄拉克δ函数的定义

4楼:妙妙恄

物理学中常常要研究一个物理量在空间或时间中分布的密度,例如质量密度、电荷密度、每单位时间传递的动量(即力)等等,但是物理学中又常用到质点、点电荷、瞬时力等抽象模型,他们不是连续分布于空间或时间中,而是集中在空间中的某一点或者时间中的某一瞬时,那么它们的密度应该如何表示呢? 为了在数学上理想地表示出这种密度分布,引入了δ函数的概念。在概念上,它是这么一个“函数”:

在除了零以外的点函数值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1。用数学表示为:

上述表达式不规定δ函数在0点的取值,是因为这个值无法严谨地表述出来,不能笼统的定义为正无穷,并且函数取值的“大小”是由第二个积分式决定的,因此只需限定取值为零的区域即可 。如果函数不在0点取非零值,而在其他地方,可定义

其中h(x)称为阶跃函数或亥维赛单位函数:

可以证明两种定义是等价的。从第二个定义中,可以看到δ函数可以通过对阶跃函数取微分得到,实际上,只要我们对一个不连续函数取微分,就会出现δ函数 。

狄拉克δ函数的介绍

5楼:孤独患者°儅夏

狄拉克δ函数是一个广义函数,在物理学中常用其表示质点、点电荷等理想模型的密度分布,该函数在除了零以外的点取值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1。

关于狄拉克δ函数的疑问

6楼:黄梓旻

可以证明任何除一点外均处处为零的实

函数从正无穷到负无穷的广义积分的值为零,也就是说满足dirac函数的条件的函数事实上并不存在,因此它不是通常意义上的函数,虽然可以像普通的函数一样对其进行各种运算。

它可以看成分布(正如概率论中的概率密度函数),也是测度,也是广义函数。广义函数通常定义为函数空间上的连续线性泛函。简单地说,广义函数是“某些函数的连续线性函数”。

从这个意义上说,你说的定义域是“函数”。

7楼:匿名用户

关于狄拉克δ函数的疑问:

δ(x)= ∞ x = 0 时δ(x)= 0 x ≠ 0 时且∫ (x:-∞-> ∞ ) δ(x)dx = 1它的定义域是r。这个函数确实很怪,在0点处值无穷大,但"总强度"却等于1。

所以工程上也叫单位脉冲函数。自然界也确实存在与δ函数特征相类似的现象:1,一道极强的闪电,瞬间电压几乎是无穷大(∞ ),离开这一刻就消失了(0),但是总强度是有限的(积分是有限值)。

这类现象经科学家一抽象,就引出了狄拉克δ函数。2,另外的一个例子:如材料力学中常见的集中载荷问题,集中载荷被认为是作用在一个点上的,一个点上作用一个力那么压强几乎为无穷大,可力是有限的,总强度是有限的,这又是一个与δ函数有关的问题。

如果用微分方程解弹性梁的变形曲线,那么集中载荷可表成:pδ(x-x1),它的意思是在梁x1点处作用一个集中载荷p:其总强度 ∫ (x:

-∞-> ∞ ) pδ(x-x0)dx = p。 数学家研究出有关δ函数的运算方法,使得许多问题迎刃而解!在自动控制系统中,给系统输入δ(t)函数,那么系统的响应叫作脉冲响应函数h(t),有了

h(t)系统对任意输入x(t)的响应y(t)等于h(t)与x(t)的卷积:y(t) = h(t)*x(t)。δ(x)因与常规函数不同列为广义函数,专门研究其理论,方法和应用。

什么是delta函数

8楼:匿名用户

delta函数关于狄拉克delta函数

“请问两个delta(t)函数相乘表示什么意义呢?”

“我在信号与系统中遇到了两个冲激函数相乘的情况,故有此一问”

答:容易想象信号与系统中两个冲激函数相加的情况,但很难想象两个冲激函数相乘的情况。从数学上来讲,两个delta(t)函数相乘是无意义或无定义的。理由如下:

事实上,陈老师上面最后一个方程可看成是delta函数的原始定义。上面提到v(x)是连续函数,这是很自然的事。若v(x)在x=0处不连续或无定义的 话,delta函数也就无定义了。

v(x)也称为检验函数,它必须是无穷次可导的光滑函数,则delta函数及其导数才有定义。[ref. 2]

delta(t)*delta(t)或delta(t+a)*delta(t)是什么呢?若用检验函数来定义一下则v(x)*delta(t+a)形成了对的delta(t)的新的检验函数,非但不光滑,不连续,还是一个奇异函数,故v(x)*delta(t+a)不可能用来定义delta(t)或即 delta(t+a)*delta(t)无定义。

当然,陈老师关于“delta(x)*delta(y)=delta(x,y) (*指乘积的意思)”的说法还是对的。我们还能从此推出为何delta[f1(t)]*delta[f2(t)]无定义。

我们知道delta函数有如下性质:

delta[f(x)] = delta(x-x0)/|f’(x0)|

其中f(x0)=0

对delta[f1(x,y)]*delta[f2(x,y)]我们能推出类似的表达式,但这时分母的导数项成了f1和f2对x和y的雅可比的行列式。当f1和f2都仅仅是x的函数时,行列式为零,分母为零则表达式无定义。 +++++++++++++++++

什么是-函数,狄拉克δ函数的定义

1楼 匿名用户 零点处发散 ,其他为零,同时积分为1 严格说 delta函数不是一个真正的函数,他源于一些函数的极限, 所以 delta函数的定义一般都是通过积分定义的,比如 int delta x f x dx f 0 int delta ax f x dx f 0 a delta ax delt...

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