作者doom8199 (~口卡口卡 修~)
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标题Re: [理工] [工数]-中央95-光电
时间Sat Nov 14 04:17:48 2009
我终於知道 δ(x) 的奥义 QQ
刚刚上网查了一下 Math World :
http://mathworld.wolfram.com/DeltaSequence.html
原来只要满足以下性质
都可以定义成 δ(x):
A delta sequence is a sequence of strongly peaked functions for which
∞
lim ∫ δ_n(x) *f(x) dx = f(0)
n→∞ -∞
Define δ(x) ≡ lim δ_n(x)
n→∞
也就是
∞
工程上所学的
∫ δ(x)f(x) dx = f(0)
-∞
把它当成定义比较正确
至於 δ(x) = ┌ 0 if x≠0
└ 发散 if x=0
则算是 δ_n(x) 里的其中一个 case
----
例如考虑 δ_n(x) = ┌ n if 0≦x<1/n
└ 0 otherwise
∞
则 lim ∫ δ_n(x)*f(x) dx
n→∞ -∞
1/n
= lim ∫ nf(x) dx
n→∞ 0
= lim n[ F(1/n) - F(0) ] by Fundamental Theorem of Calculus part 2
n→∞
where f(x) = F'(x)
F(n) - F(0)
= lim ___________
n→0+ n
= F'(0)
= f(0)
而且此 case 的 lim δ_n(x) = lim n*[u(x) - u(x - 1/n)]
n→∞ n→∞
u(x) - u(x-n)
= lim _____________
n→0+ n
= u'(x)
所以 δ(x) ≡ lim δ_n(x) = u'(x)
n→∞
是这样来的
但对不同的 δ_n(x)
其相对应的 δ(x) 不一定会等於 u'(x)
也就是说
我们要把 δ(x) 看成是 "函数的集合"
而非 "函数"
我碰到的每位教授
都是灌输 δ(x)=0 if x≠0 给我们QQ
其实那只是 " δ(x) 集合里的某个函数才满足此性质"
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举一个例子:
∞ -iwt ∞
∫ e dt = 2∫ cos(wt) dt
-∞ 0
n
= lim 2∫ cos(wt) dt
n→∞ 0
2*sin(wn)
= lim _________
n→∞ w
sin(nw)
= lim 2π*δ_n(w) for δ_n(w) = _______
n→∞ πw
= 2πδ(w)
要证明 δ_n(w) 的性质是否是对的
就套原始定义:
∞
lim ∫ δ_n(x)*f(x) dx
n→∞ -∞
∞ sin(nx)
= lim ∫ _______*f(x) dx
n→∞ -∞ πx
∞ sin(nx)
= lim ∫ _______ [f(x) + f(-x)] dx
n→∞ 0 πx
∞ sin(nx) ∞ -xt
= lim ∫ _______ [f(x) + f(-x)] * [∫ e dt] dx
n→∞ 0 π 0
∞ ∞ 1 -xt
= lim ∫ ∫ ___ [f(x) + f(-x)] * sin(nx) *e dx dt
n→∞ 0 0 π
∞ n*2f(0)
= lim ∫ _____________ + ... dt
n→∞ 0 π(n^2 + t^2)
( 用部分积分法算出来的,不过後面的积分不会算 ==
所以用 ... 表示 QQ , 会证的人帮忙补一下XD )
2f(0) -1 t→∞
= lim _____ * tan (t/n) | + ...
n→∞ π t=0
= f(0) + ... ( 很明显後面的 ... = 0 XDDD )
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因此
不需要 Fourier Transform 或是 inverse FT 的公式
就可以直接算那种怪积分了
当然先决条件是 δ_n(x) 的型态要背的够多
不然每次算到最後都还要证明一次 OTZ
我上次问的那个鸟极限
应该也能用这个定义去证明出来~~
而且前面那个证明
需要用到 " f(x) bound 在指数函数order级下 " 才行
这正好符合 LT 或是 FT 转换时的存在性条件
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