作者doom8199 (~口卡口卡 修~)
看板Grad-ProbAsk
标题Re: [理工] [工数]-脉冲函数
时间Sun Sep 13 04:40:41 2009
※ 引述《hutiger (我不是神经病)》之铭言:
: 请问一下大家 为何 δ(0)=0
: 以 delta的图形来看 at 0 这一点不是应该是 ∞ ??
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回一下好了,顺便赚 P 币XD
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我个人浅见是
讨论 δ(x) 在 x=0 上是没意义的
随便举一个例子:
f(x) = 1/x
这时会发现,当 x=0 , f(x) 会没有定义
我们口头上会说: 当 x=0, f(x)= 正负无穷大
但若把 "口头用语" 写成 "数学语言":
when x=0 , f(x) = ±∞
对数学家来说,是不承认这句话
因为他们还有一套更好的描述方法:
lim f(x) = ∞ and lim f(x) = -∞
x→0+ x→0-
也就是说
当遇到无穷大或是没定义的 case
数学家是选择 "避开此case" ,而非"讨论它"
由 lim 的定义,我想可以很明显验证上面那句话
也就是 lim 这工具
其实就是专门在避开未定义的点
而
只讨论该点的 "邻域" ,其变化趋势为何
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有了这概念
来看 δ(x) 是如何被定义出来:
u_ε(x) = ┌ 1/ε if 0≦x<ε
└ 0 otherwise
δ(x) ≡ lim u_ε(x)
ε→0
先看一下 u_ε(x) 这个函数的图形:
y
︿
|
|
y=1/ε
‧-------。
|
|
----------。-------
‧---------> x
x=0 x=ε
有注意到吗똊
在 x=0 与 x=ε 上
分别是 u_ε(0)=1/ε and u_ε(ε)=0
若你把 x=ε 这个点一直往左边靠近 (缩小ε)
越近越好 ( for all ε>0 )
只要别让 ε=0 就可以 ( 0<|x|<ε)
其结果就是δ(x)的图形 ( for all N>0, such that δ(x)>N )
後面括号其实是套用 lim 的定义
只是口语化说明就是用黄色字标示出来的那几段文字
因此由定义不难证明以下两个式子:
<1> lim δ(x) = 0
x→0-
<2> lim δ(x) = ∞
x→0+
还有在工数上一定会看到的一个性质:
∞
∫ δ(x) dx = 1
0
这个式子也能被证明,只要有办法说明:
∞
∞ ?
∞
∫ δ(x) dx =
∫ lim u_ε(x) dx =
lim ∫ u_ε(x) dx = lim 1 = 1
0
0 ε→0 |
ε→0 0 ε→0
↓
why ?
都提到这
也顺便说明一下为何 δ(x) = u'(x) ( u(x): unit step function )
δ(x) ≡ lim u_ε(x)
ε→0
u(x) - u(x-ε)
= lim ______________ (let k=x-ε )
ε→0 ε
≡ u'(k) for k= lim (x-ε) = x
ε→0
= u'(x)
-------- end ---------
所以关於原po 问的
我想应该是 lim δ(x) = 0
x→0-
而非 δ(0) = 0
理由就是我一开始说的
"数学家从头到尾避开 x=0 不谈"
不过
你要自己定义 δ(0)=0 or 1 or 0.0001 or....
都可以
但若自己定义 δ(0) 为多少
是否以前所学的 δ(x) 性质也会改变呢 ?
答案是不会改变
因为 "所有性质都是以 lim 为出发点"
也就是 "只考虑 x=0 的邻域 0<|x|, 而不考虑 x=0 本身"
这就好比像 unit step fun. u(x)
有些领域会定义:
u(x) = ┌ 0 if x<0
└ 1 if x≧0
但有些领域 (例如 讯号与系统) 就会定义:
u(x) = ┌ 0 if x<0
| 1/2 if x=0
└ 1 if x>0
原因都是差不多的
也就是 u(x) 在 x=0 是不连续点
但为何要去定义 u(0)=1/2 ?
我想应该是为了要配合 Fourier series expansion 在不连续点展开的性质:
f(t+) + f(t-)
FS{f(t)} = _____________ if f(x) is discontinuous at x=t
2
算是题外话~~
不过我在工程领域上好像还没看过哪些地方会定义 δ(0)=0 ==a
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◆ From: 140.113.141.151
※ 编辑: doom8199 来自: 140.113.141.151 (09/13 04:49)
1F:推 hanabiz:这个函数好像在机率论里面有看过 09/13 16:04
2F:→ hanabiz:请问主要是应用在哪个领域啊? 09/13 16:04
3F:→ doom8199:不太确定OTZ 我所知的就是讯号转换的频谱分析 09/13 16:12