檢視狄拉克δ函数的原始碼

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| style="background: #66CCFF" align= center|  '''<big>狄拉克δ函数</big> '''

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'''[[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。
狄拉克δ函数在概念上，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。<ref>[https://www.51wendang.com/doc/1716d0b25486f9ceafa83a8f/4 ],无忧文档网 , </ref>
==定义==
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？
==一种定义==
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。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
==另一种定义==
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。
==理解==
严格来说δ函数不能算是一个函数，因为满足以上条件的函数是不存在的。数学上，人们为这类函数引入了广义函数的概念，在广义函数的理论中，δ函数的确切意义应该是在积分意义下来理解。在实际应用中，δ函数总是伴随着积分一起出现。δ分布在偏微分方程、数学物理方法、傅立叶分析和概率论里都有很重要的应用。
 
一些函数可以认为是狄拉克δ函数的近似，但是要注意，这些函数都是通过极限构造的，因此严格上都不是狄拉克δ函数本身，不过在一些数学计算中可以作为狄拉克δ函数进行计算。
 
==性质==
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。
 
==对称性==
 偶函数，其导数是奇函数
==放缩==
放缩（或相似性）
==挑选性==
这种性质称为挑选性，它将 挑选出来
上述性质则可看成适用于高阶导数的挑选性。
==方程的解==
如果方程 全是单根，则
 
 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
==与x乘积==
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。
==分母为零==
方程
 表明，当我们用x去除方程的两边，并且x可以取为零时，我们应该在其中一边加上δ函数的某个倍数
 
，即我们从方程
 不能推断出
 只能推断出
研究函数
 的微分，一般的公式是
为了使导函数在 函数，那么等式变成
 
==傅里叶变换==
δ函数的傅里叶变换是，
 根据δ函数的定义，δ函数并不是通常意义下的一般函数，应当看作一种函数列的极限或者泛函，因此δ函数的傅里叶积分也不是通常意义的傅里叶积分而是一种广义的傅里叶积分。
 
可见，δ函数与常数1是一对傅立叶变换的共轭函数。
δ函数的傅里叶逆变换是:
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
 
==性质==
多维的δ函数主要性质
 
==位矢的微分==
δ函数可以表示如下
 
：
点电荷等抽象模型的密度分布可以表示为
 
一组点电荷的电荷密度可以表示为
 
不仅可以用δ函数表示点电荷的密度分布，还可以表示圆柱、球壳上的电荷密度。例如，在电荷q均匀分布在半径为a的球上，在球坐标系中其电荷密度为
 
 ，在柱坐标系中其电荷密度为
 
电学的高斯定理微分形式为
 电场强度为
 因此位矢的微分可以表示成
 也可代入电荷密度的表达式直接得到。
==结构力学==
在结构力学中，δ函数可以用来描述结构上的瞬时荷载或点荷载。一个谐振子在t=0时突然受到冲量为I的力的冲击，其演变可以如下描述：
其中m是质量，ξ是挠度，而k是弹簧常数。
在测度论中，与δ函数相应的有δ测度，其定义如下
设X是一个非空集，任意选取元素 为集合A的特征函数，定义为
 为元素x处的δ测度。
 
==构造==
Lebesgue-Stieltjes测度定义为：设F(x)是实数R上单增右连续的函数，对于区间[a,b)，定义 。
 
则δ测度可表示为阶跃函数
 的Lebesgue-Stieltjes测度，即
 
==计数测度==
记 恰是整数集N上的计数测度。
 

== 参考来源 ==
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