
【計】 generic function
expand; extensive; numerous; vast; wide
function
【計】 F; FUNC; function
在數學領域,"廣函數"(Generalized Function)是泛函分析中的重要概念,指一類擴展了經典函數定義的數學對象,常用于解決微分方程、物理建模等問題。以下是詳細解釋:
漢英對照釋義
廣義函數不是傳統意義上的點對點映射函數,而是通過其對"測試函數"(光滑緊支撐函數)的作用來定義。例如,狄拉克δ函數(Dirac Delta)滿足: $$ int_{-infty}^{infty} delta(x)phi(x) ,dx = phi(0) $$ 其中 (phi(x)) 是測試函數 。
數學本質
廣義函數是連續線性泛函,定義在測試函數空間(如 (C_c^infty))上。其核心價值在于允許處理不連續或奇異(如無窮大)的"函數",例如:
微分方程理論
廣義函數擴展了導數的概念,使得不連續函數(如沖擊響應)的微分方程有嚴格數學解。例如,在分布意義下,δ函數的導數是偶極子分布 。
物理與工程模型
該理論由蘇聯數學家謝爾蓋·索伯列夫(1935)和法國數學家洛朗·施瓦茨(1940-50年代)系統建立。權威數學文獻如《泛函分析》(Rudin)明确指出:
"廣義函數是局部可積函數空間的連續對偶,其弱導數推廣了經典微積分。"
參考文獻
廣義函數(也稱為分布)是數學中擴展傳統函數概念的重要工具,主要用于解決經典函數無法描述的物理或數學問題(如狄拉克δ函數)。以下是其核心要點:
廣義函數是一個線性連續的泛函,其作用對象是“檢驗函數空間”(如光滑且緊支撐的函數集合)。具體來說,它通過将每個檢驗函數ψ(t)映射到一個實數或複數N來實現,而非直接定義在普通點集上。例如,狄拉克δ函數在檢驗函數f(x)上的作用值為f(0)。
設檢驗函數空間為( mathcal{D} ),廣義函數( T )滿足: $$ T: mathcal{D} rightarrow mathbb{C} T(apsi_1 + bpsi_2) = aT(psi_1) + bT(psi2) quad (text{線性}) lim{n to infty} T(psi_n) = T(psi) quad (text{連續性}) $$
廣義函數在偏微分方程、量子力學、信號處理等領域有重要應用。例如,在求解微分方程時,可通過廣義函數處理不連續或奇異的解。
若需進一步了解數學細節,可參考Laurent Schwartz的分布理論(獲1950年菲爾茲獎),其為廣義函數的嚴格化奠定了基礎。
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