Lämpötila-jakauma
Karkaistu jakelu on jatkuva lineaarinen muoto yli Schwartz tilaa . Tilaa karkaistu jakaumat on siis topologinen kaksi on By tiheys ja on , se on yksilöity vektori aliavaruus tilan kaikkien jakaumat : ( oikea ) aliavaruus ja ulottuu jatkuvasti osingonjakoarvoa S{\ displaystyle {\ mathcal {S}}}
S′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
S.{\ displaystyle {\ mathcal {S}}.}
D.{\ displaystyle {\ mathcal {D}}}
S{\ displaystyle {\ mathcal {S}}}
D.′{\ displaystyle {\ mathcal {D}} '}
S.{\ displaystyle {\ mathcal {S}}.}
Esimerkiksi jatkuvat rajoitetut funktiot , kuten vakiofunktio 1, määrittelevät karkaistut jakaumat sekä kaikki kompaktisti tuetut jakaumat , kuten Dirac-jakauma .
Lauhkean jakauman otti käyttöön Laurent Schwartz , mutta aluksi nimellä "pallomaiset jakaumat" , mikä selittää Schwartzin itse käyttämän S- kirjaimen .
Määritelmä
Karkaistu jakelu on jatkuva lineaarinen muodossa jatkuvuus on lineaarinen muoto on voidaan ilmaista kahden vastaavan tavalla:
REI{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}}
S(REI).{\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N}).}
T{\ displaystyle T}
S(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})}![{\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66295cd005e3113401f303e7b9041eb803dd8270)
- joko peräkkäisellä jatkuvuudella :
mihin tahansa sekvenssiin, joka lähentyy sisään(ϕei)ei∈EI{\ displaystyle (\ phi _ {n}) _ {n \ sisään \ mathbb {N}}}
ϕ{\ displaystyle \ phi}
S(REI),{\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N}),}
limei→∞⟨T,ϕei⟩=⟨T,ϕ⟩{\ displaystyle \ lim _ {n \ to \ infty} \ langle T, \ phi _ {n} \ rangle = \ langle T, \ phi \ rangle}
;
- joko käyttämällä perheen semi-standardien määritellään topologia(EIs)s∈EI{\ displaystyle ({\ mathcal {N}} _ {p}) _ {p \ sisään \ mathbb {N}}}
S{\ displaystyle {\ mathcal {S}}}
:
on luonnollinen luku ja todellinen luku , jokas{\ displaystyle p}
VS{\ displaystyle C}
∀ϕ∈S(REI),|⟨T,ϕ⟩|≤VSEIs(ϕ).{\ displaystyle \ forall \ phi \ in {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N}), \ quad | \ langle T, \ phi \ rangle | \ leq C {\ mathcal {N}} _ {p} (\ phi).}
Kaikki karkaistua jakelu on siis rajoitettu rajallinen, jotta jakelu ja tiheys on , jakelu T ulottuu (ainutlaatuinen) karkaistu jakelu jos ja vain jos se täyttää tällainen epätasa-arvon kaikilleD.{\ displaystyle {\ mathcal {D}}}
S{\ displaystyle {\ mathcal {S}}}
ϕ∈D.(REI).{\ displaystyle \ phi \ kohteessa {\ mathcal {D}} (\ mathbb {R} ^ {N}).}
Lämpötila- jakaumien karakterisointi - Lämpötila- jakaumat ovat täsmälleen muodon jakaumia :
REI{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}}
T{\ displaystyle T}![T](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ec7200acd984a1d3a3d7dc455e262fbe54f7f6e0)
T=∂xa((1+‖x‖2)eif){\ displaystyle T = \ osittainen _ {x} ^ {\ alpha} \ vasen ((1+ \ | x \ | ^ {2}) ^ {n} f \ oikea)}![T = \ osittainen _ {x} ^ {{\ alpha}} \ vasen ((1+ \ | x \ | ^ {2}) ^ {n} f \ oikea)](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ab14e9713a85b5f4a98860ef7e2afa99d314c2ca)
missä on moni-indeksi , on luonnollinen kokonaisluku ja on jatkuva ja rajattu funktio , ja jossa johdannainen ymmärretään jakaumien muodossa .
a∈EIEI{\ displaystyle \ alpha \ sisään \ mathbb {N} ^ {N}}
ei{\ displaystyle n}
f{\ displaystyle f}
REI{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}}![\ mathbb {R} ^ {N}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/12d5be9beb2f7a56cdee3c6563c9453a913a0c92)
"Tämä kuvaus [on] erittäin hyödyllinen käytännössä, mutta […] sen esittely [on] hieman hankala. "
Topologia
Tarjoamme heikon topologian - * ; on sitten paikallisesti kupera tila (ja sen topologinen kaksoistunnus identifioidaan ). Tarkemmin sanottuna koko lomakkeen kokoelmaS′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
S′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
S{\ displaystyle {\ mathcal {S}}}![{\ mathcal {S}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2302a18e269dbecc43c57c0c2aced3bfae15278d)
{Λ∈S′∣|⟨Λ,ϕ1⟩|<e,...,|⟨Λ,ϕEI⟩|<e}{\ displaystyle \ {\ Lambda \ in {\ mathcal {S}} '\ mid \, | \ langle \ Lambda, \ phi _ {1} \ rangle | <\ varepsilon, \ dots, | \ langle \ Lambda, \ phi _ {N} \ rangle | <\ varepsilon \}}![\ {\ Lambda \ muodossa {\ mathcal {S}} '\ mid \, | \ langle \ Lambda, \ phi _ {1} \ rangle | <\ varepsilon, \ dots, | \ langle \ Lambda, \ phi _ { N} \ rangle | <\ varepsilon \}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8970b694f26d217836a3d7885f0eecd7eb99ab4a)
(missä ja )
ϕ1,...ϕEI∈S{\ displaystyle \ phi _ {1}, \ dots \ phi _ {N} \ in {\ mathcal {S}}}
e∈R∗+{\ displaystyle \ varepsilon \ in \ mathbb {R} ^ {\ ast +}}
on naapuruusperusta 0.
Konvergenssi on siis, kuten , yksinkertainen konvergenssi : sanoa, että T : n suuntainen sekvenssi tarkoittaa, että minkä tahansa funktion suhteen meillä onS′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
D.′{\ displaystyle {\ mathcal {D}} '}
(TEI){\ displaystyle (T_ {N})}
S′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
ϕ∈S{\ displaystyle \ phi \ kielellä {\ mathcal {S}}}
⟨T-TEI,ϕ⟩⟶EI→∞0.{\ displaystyle \ langle T-T_ {N}, \ phi \ rangle {\ alaviivat {N \ rightarrow \ infty} {\ longrightarrow}} 0.}
Esimerkkejä lauhkeista jakautumisista
Kompaktit tukiautomaatit
Kaikki kompaktin tuen omaavat jakelu karkaistaan ja ruiskutetaan jatkuvastiE′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {E}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
S′(REI).{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N}).}
Lievät toimenpiteet
Mikä tahansa rajattu mittaus ja yleisemmin mikä tahansa Borelin mittaus μ ( signeerattu tai jopa kompleksinen (en) ) ℝ N : llä edustaa jakaumaa T μ , joka määritetään lineaarisella injektiolla T :
⟨Tμ,ϕ⟩: =∫REIϕdμ{\ displaystyle \ langle T _ {\ mu}, \ phi \ rangle: = \ int _ {\ mathbb {R} ^ {N}} \ phi \, \ mathrm {d} \ mu}
mihin tahansa toimintoon ϕ∈D.(REI).{\ displaystyle \ phi \ kohteessa {\ mathcal {D}} (\ mathbb {R} ^ {N}).}
Tämän jakauman karkaisemiseksi riittää, että mitta μ karkaistaan, eli se täyttää seuraavat vastaavat ehdot, jos positiivinen mitta | μ | on vaihtelu on μ :
- on olemassa luonnollinen luku p , joka mittaa tiheyden (1 + ║ x ║ 2 ) - p | μ | on valmis ;
- on olemassa luonnollinen luku p , joka | μ | ( B (0, R )) = O ( R p ) (kun pallon B (0, R ) säde R on ääretön).
Esittely
-
"Karkaistun mitan" kaksi määritelmää vastaavat: olkoon p luonnollinen luku.
- Jos mitta (1 + ║ x ║ 2 ) - p | μ | on valmis, eli josVS: =∫REI(1+‖x‖2)-s d|μ|(x)<+∞{\ displaystyle C: = \ int _ {\ mathbb {R} ^ {\ mathbb {N}}} (1+ \ | x \ | ^ {2}) ^ {- p} ~ {\ rm {d}} | \ mu | (x) <+ \ infty}
niin|μ|(B(0,R))≤VS(1+R2)s=O(R2s).{\ displaystyle | \ mu | (B (0, R)) \ leq C (1 + R ^ {2}) ^ {p} = O (R ^ {2p}).}
- Jos | u | ( B (0, R )) = O ( R p ), toisin sanoen, jos on olemassa jatkuva C siten, että kaikille R ,∫B(0,R)d|μ|≤VSRs{\ displaystyle \ int _ {B (0, R)} {\ rm {d}} | \ mu | \ leq CR ^ {p}}
niin∫REI(1+‖x‖2)-s-1d|μ|(x)=∑ei=0∞∫B(0,ei+1)∖B(0,ei)(1+‖x‖2)-s-1d|μ|(x)≤∑ei=0∞(1+ei2)-s-1VS(ei+1)s<+∞.{\ displaystyle \ int _ {\ mathbb {R} ^ {\ mathbb {N}}} (1+ \ | x \ | ^ {2}) ^ {- p-1} {\ rm {d}} | \ mu | (x) = \ summa _ {n = 0} ^ {\ infty} \ int _ {B (0, n + 1) \ setminus B (0, n)} (1+ \ | x \ | ^ { 2}) ^ {- p-1} {\ rm {d}} | \ mu | (x) \ leq \ sum _ {n = 0} ^ {\ infty} (1 + n ^ {2}) ^ { -p-1} C (n + 1) ^ {p} <+ \ infty.}
-
Jos μ on karkaistu mitta, niin T μ on karkaistu jakauma: jos joillekin luonnolliselle luvulle p ,VS: =∫REI(1+‖x‖2)-s d|μ|(x)<+∞{\ displaystyle C: = \ int _ {\ mathbb {R} ^ {\ mathbb {N}}} (1+ \ | x \ | ^ {2}) ^ {- p} ~ {\ rm {d}} | \ mu | (x) <+ \ infty}
niin
∀ϕ∈D.(REI)|∫REIϕdμ|≤VSsupx∈REI|ϕ(x)|(1+x12+...+xEI2)s≤VS(EI+1)sEI2s(ϕ).{\ displaystyle \ forall \ phi \ in {\ mathcal {D}} (\ mathbb {R} ^ {N}) \ quad \ vasen | \ int _ {\ mathbb {R} ^ {N}} \ phi \, \ mathrm {d} \ mu \ right | \ leq C \ sup _ {x \ in \ mathbb {R} ^ {N}} | \ phi (x) | (1 + x_ {1} ^ {2} + \ ldots + x_ {N} ^ {2}) ^ {p} \ leq C (N + 1) ^ {p} {\ mathcal {N}} _ {2p} (\ phi).}
Huomaa: tämä riittävä ehto ei ole välttämätön. Esimerkiksi funktiolla x , funktio x ↦ sin (e x ) on karkaistun mittan tiheys suhteessa Lebesgue-mittaukseen λ , joka siis määrittelee karkaistun jakauman, joten sen johdannainen x ↦ e x cos (e x ) määrittelee myös lauhkean jakauman, vaikka se kasvaa räjähdysmäisesti.
Säännölliset lauhkeat jakaumat
Kaikille paikallisesti integroitaville funktioille f edelliset näkökohdat koskevat mittausta tiheydellä μ = f λ .
Siksi jakautuma T f λ , jota kutsutaan säännölliseksi, karkaistaan esimerkiksi, jos:
-
f on (paikallisesti integroitava ja) polynomikasvun kanssa (ts. O: ssa (║ x ║ c ) tietylle reaaliluvulle c , äärettömyyden läheisyydessä);
-
f kuuluu Lebesgue tila L s (ℝ N ) , jossa on 1 ≤ p ≤ ∞ .
Tarkemmin sanottuna, L s (ℝ N ) on ruiskutetaan jatkuvastiS′(REI).{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N}).}
Lämpimät jakaumat tuella ℤ N: ssä
Edellä esitetystä sovelletaan myös kaikkiin toimenpidettä μ kanssa tukea ℤ N , kanonisesti liittyy sekvenssin monen indeksoitu = ( k ) k ∈ℤ N ja kompleksien suhteella k = μ ({ k }) . Liittyvä jakauma T μ , joka sitten kirjoitetaan
Tμ=∑k∈ZEIklok5k,{\ displaystyle T _ {\ mu} = \ summa _ {k \ sisään \ mathbb {Z} ^ {N}} a_ {k} \ delta _ {k},}
Siksi karkaistaan heti, kun sekvenssillä a on polynomikasvu.
Säännölliset jakelut
Jakelun yli sanotaan olevan jaksollista, jos
missä merkitseeT{\ displaystyle T}
REI{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}}
klo∈REI{\ displaystyle a \ sisään \ mathbb {R} ^ {N}}
T∘τklo=T,{\ displaystyle T \ circ \ tau _ {a} = T,}
τklo:x↦x+klo{\ displaystyle \ tau _ {a}: x \ mapsto x + a}
klo.{\ displaystyle a.}
Kohdassa ℝ N mahdollinen jaksollinen jakauma karkaistaan.
Yksinkertaisimpia esimerkkejä ovat Dirac-kampa Ш 1 - joka on sekä jaksollinen että tuettu ℤ: ssä - ja jaksolliset säännölliset jakaumat, ts. Liittyvät paikallisesti integroitaviin jaksollisiin toimintoihin .
Toiminnot lauhkeilla jakaumilla
Näytämme seuraavat:
- Jos niin, tuote (kielen väärinkäytöllä) ja johdannainen kuuluvat kaikille moniindekseille . Lisäksi, kertolasku ja johtaminen on jatkuva lineaarinen karttoja vuonnaT∈S′(REI){\ displaystyle T \ muodossa {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N})}
a,β∈EIEI,{\ displaystyle \ alpha, \ beta \ sisään \ mathbb {N} ^ {N},}
xaT{\ displaystyle x ^ {\ alpha} T}
∂βT{\ displaystyle \ osittainen ^ {\ beta} T}
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
T↦xaT{\ displaystyle T \ mapsto x ^ {\ alpha} T}
T↦∂βT{\ displaystyle T \ mapsto \ osittainen ^ {\ beta} T}
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N})}
S′(REI).{\ displaystyle {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N}).}
Antaa on lauhkea jakauma on sitten
T{\ displaystyle T}
S′(REI).{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N}).}![{\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N}).](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/81b4dfb3dff1aa2cd0d98d3f7612140d0b6b269c)
- Kertominen kanssa on yhteensopiva. Minkä tahansa johdannaisfunktion kanssa, jolla on polynomikasvu , jakaumaOM{\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {M}}
f∈OM(REI){\ displaystyle f \ paikassa {\ mathcal {O}} _ {M} (\ mathbb {R} ^ {N})}
fT∈S′(REI).{\ displaystyle fT \ kohteessa {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N}).}
- Konvoluutiotuote on yhteensopiva. Mihin tahansa jakeluun kompaktilla tuellaE′{\ displaystyle {\ mathcal {E}} '}
S∈E′(REI), S∗T∈S′(REI).{\ displaystyle S \ sisällä {\ mathcal {E}} '(\ mathbb {R} ^ {N}), ~ S \ ast T \ sisään {\ mathcal {S}}' (\ mathbb {R} ^ {N }).}
Lämpötila-jakaumien Fourier-muunnos
Määritelmä
Kutsumme Fourier vuonna transpoosin n Fourier-muunnos on . Panemme sen merkille uudelleen , toisin sanoen pyydämme
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
S(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})}
S(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})}
F{\ displaystyle {\ mathcal {F}}}![{\ mathcal {F}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/205d4b91000d9dcf1a5bbabdfa6a8395fa60b676)
∀T∈S′(REI)∀ϕ∈S(REI)⟨FT,ϕ⟩=⟨T,Fϕ⟩.{\ displaystyle \ forall T \ muodossa {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N}) \ quad \ forall \ phi \ in {\ mathcal {S}} (\ mathbb { R} ^ {N}) \ quad \ left \ langle {\ mathcal {F}} T, \ phi \ right \ rangle = \ left \ langle T, {\ mathcal {F}} \ phi \ right \ rangle.}
Huomaa: löydämme tavallisen Fourier-muunnoksen, jos T identifioituu funktion L 1 tai L 2 kanssa tai paikallisesti integroitavan jaksollisen funktion kanssa ( vrt. Yksityiskohtainen artikkeli ).
Fourier-inversio
Määritämme samalla tavalla operaattorin , joka siirtää sen päälle :
F¯{\ displaystyle {\ mathcal {\ bar {F}}}}
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
S(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})}![{\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66295cd005e3113401f303e7b9041eb803dd8270)
∀T∈S′(REI)∀ϕ∈S(REI)⟨F¯T,ϕ⟩=⟨T,F¯ϕ⟩.{\ displaystyle \ forall T \ muodossa {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N}) \ quad \ forall \ phi \ in {\ mathcal {S}} (\ mathbb { R} ^ {N}) \ quad \ left \ langle {\ mathcal {\ bar {F}}} T, \ phi \ right \ rangle = \ left \ langle T, {\ mathcal {\ bar {F}}} \ phi \ oikea \ rangle.}
Operaattoreiden ominaisuuksista johtopäätökset niiden siirtojen analogisista ominaisuuksista:
S(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})}![{\ mathcal {S}} (\ mathbb {R} ^ {N})](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66295cd005e3113401f303e7b9041eb803dd8270)
Fourier-inversio kaavaa S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
-
Fourier-muunnos on automorphism n vektorin avaruuden lauhkean jakaumia, joiden vastavuoroinen automorphism on
jossa antipody operaattori on määritelty mitään jakelua S on par
VS{\ displaystyle \ mathbb {C}}
S′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
F¯=~∘F=F∘~,{\ displaystyle {\ mathcal {\ bar {F}}} = {\ tilde {}} \ circ {\ mathcal {F}} = {\ mathcal {F}} \ circ {\ tilde {}},}
~{\ displaystyle {\ tilde {}}}
REI{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}}![\ mathbb {R} ^ {N}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/12d5be9beb2f7a56cdee3c6563c9453a913a0c92)
S~=S∘(-MinädREI)⇔∀ϕ∈D.(REI),⟨S~,ϕ⟩=⟨S,ϕ∘(-MinädREI)⟩.{\ displaystyle {\ tilde {S}} = S \ circ (-Id _ {\ mathbb {R} ^ {N}}) \ quad \ Lefrightarrow \ quad \ forall \ phi \ in {\ mathcal {D}} ( \ mathbb {R} ^ {N}), \ quad \ langle {\ tilde {S}}, \ phi \ rangle = \ langle S, \ phi \ circ (-Id _ {\ mathbb {R} ^ {N} }) \ rangle.}
Huomaa: tämä kaava riippuu Fourier-muunnokseen valitusta käytännöstä funktioiden tilassa. Se pätee Fourier-muunnokseen, joka ilmaistaan taajuusavaruudessa, jonka määritelmä käyttääe-i2πξ⋅x.{\ displaystyle {\ rm {e}} ^ {- {\ rm {i}} 2 \ pi \ xi \ cdot x}.}
Muut ominaisuudet
Fourier-muunnos perii sen ominaisuudetS′{\ displaystyle {\ mathcal {S}} '}
S.{\ displaystyle {\ mathcal {S}}.}
-
F{\ displaystyle {\ mathcal {F}}}
on jakson 4 automorfismi (ts. 4 on pienin positiivinen kokonaisluku k siten, että ), kaksisuuntainen ( on myös jatkuva ).F4=Minäd{\ displaystyle {\ mathcal {F}} ^ {4} = {\ rm {Id}}}
F-1{\ displaystyle {\ mathcal {F}} ^ {- 1}}![{\ mathcal {F}} ^ {{- 1}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/798153399d91ed4f7c88fa012bd0fabe708c4de2)
- Erityisesti perii peräkkäisen jatkuvuuden. Kaikille lauhkean jakauman sarjoilleF{\ displaystyle {\ mathcal {F}}}
(Tei)ei∈EI{\ displaystyle (T_ {n}) _ {n \ sisään \ mathbb {N}}}
Tei⟶ei→∞T⇒FTei⟶ei→∞FT.{\ displaystyle T_ {n} {\ alaviivat {n \ rightarrow \ infty} {\ longrightarrow}} T \ Rightarrow {\ mathcal {F}} T_ {n} {\ alakohta {n \ rightarrow \ infty} {\ longrightarrow} } {\ mathcal {F}} T.}
- Sisään Fourier-muunnos vaihtaa konvolaattoreiden tilan ja kertojien tilan ja vaihtaa konvoluutiotuotteen ja kerrottavan tuotteen. Toisin sanoen joko ja sitten meillä onS′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {S}} '(\ mathbb {R} ^ {N})}
Ovs.′(REI){\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {c} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N})}
OM(REI),{\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {M} (\ mathbb {R} ^ {N}),}
S∈S′(REI),T∈Ovs.′(REI){\ displaystyle S \ muodossa {\ mathcal {S}} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N}), T \ kohteessa {\ mathcal {O}} _ {c} ^ {\ prime} ( \ mathbb {R} ^ {N})}}
f∈OM(REI),{\ displaystyle f \ paikassa {\ mathcal {O}} _ {M} (\ mathbb {R} ^ {N}),}
FT∈OM(REI),Ff∈Ovs.′(REI),{\ displaystyle {\ mathcal {F}} T \ sisään {\ mathcal {O}} _ {M} (\ mathbb {R} ^ {N}), \ quad {\ mathcal {F}} f \ sisään {\ mathcal {O}} _ {c} ^ {\ prime} (\ mathbb {R} ^ {N}),}
F(T∗S)=(FT)(FS)etF(fS)=(Ff)∗(FS).{\ displaystyle {\ mathcal {F}} (T \ ast S) = ({\ mathcal {F}} T) ({\ mathcal {F}} S) \ quad {\ rm {ja}} \ quad {\ mathcal {F}} (fS) = ({\ mathcal {F}} f) \ ast ({\ mathcal {F}} S).}
Esimerkkejä jakaumien Fourier-muunnoksista
Kaavat riippuvat Fourier-muunnokseen valitusta sopimuksesta toimintojen tilassa. Ne ovat voimassa taajuusavaruudessa ilmaistulle Fourier-muunnokselle, jonka määritelmä käyttääe-i2πξ⋅x.{\ displaystyle {\ rm {e}} ^ {- {\ rm {i}} 2 \ pi \ xi \ cdot x}.}
Tavalliset toiminnot
Olkoon T karkaistu jakauma funktioiden tapauksessa silloin käytetyt toiminnot ovat nyt kelvollisia ilman lisäoletuksia.
REI.{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {N}.}![\ mathbb {R} ^ {N}.](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/258b57d53ebdb048443e1863f1ec6550f23763fc)
- Johdanto: kaikesta ,k=1,...,EI{\ displaystyle k = 1, \ ldots, N \ qquad}
F(∂xkT)=2πiξkFT.{\ displaystyle {\ mathcal {F}} (\ parts _ {x_ {k}} T) = 2 \ pi {\ rm {i}} \ xi _ {k} {\ mathcal {F}} T.}
- Kertominen polynomilla: kaikille ,k=1,...,EI{\ displaystyle k = 1, \ ldots, N \ quad}
F(xkT)=1/(i2π)∂xkFT.{\ displaystyle {\ mathcal {F}} (x_ {k} T) = 1 / ({\ rm {i}} 2 \ pi) \ osittainen _ {x_ {k}} {\ mathcal {F}} T. }
- Käännös: kaikelle klo∈R, F(T∘τklo)=e2πkloFT.{\ displaystyle a \ sisään \ mathbb {R}, ~ {\ mathcal {F}} (T \ circ \ tau _ {a}) = e_ {2 \ pi a} {\ mathcal {F}} T.}
- Modulaatio: kaikkeen klo∈R, F(e-2πkloT)=(FT)∘τklo.{\ displaystyle a \ sisään \ mathbb {R}, ~ {\ mathcal {F}} (e _ {- 2 \ pi a} T) = ({\ mathcal {F}} T) \ circ \ tau _ {a }.}
Tavalliset muunnokset
- Sinimuotoiset muutokset eω:ξ↦eiω⋅ξ :{\ displaystyle e _ {\ omega}: \ xi \ mapsto {\ rm {e}} ^ {{\ rm {i}} \ omega \ cdot \ xi} ~:}
Feω=5ω/2π.{\ displaystyle {\ mathcal {F}} e _ {\ omega} = \ delta _ {\ omega / 2 \ pi}.}
- Dirac-massojen muunnokset. Kaikelle ja kaikelle monihakemistolleklo∈REI{\ displaystyle a \ sisään \ mathbb {R} ^ {N}}
a∈EIEI :{\ displaystyle \ alpha \ sisään \ mathbb {N} ^ {N} ~:}
F50=1F(∂a50)=ξ↦(-i2πξ)aF5klo=ξ↦e-2πklo⋅ξF(∂a5klo)=ξ↦(-i2πξ)ae-2πklo⋅ξ.{\ displaystyle {\ begin {tasattu} {\ mathcal {F}} \ delta _ {0} & = 1 \\ {\ mathcal {F}} (\ osal _ {\ alpha} \ delta _ {0}) & = \ xi \ mapsto (- {\ rm {i}} 2 \ pi \ xi) ^ {\ alpha} \\ {\ mathcal {F}} \ delta _ {a} & = \ xi \ mapsto {\ rm { e}} ^ {- 2 \ pi a \ cdot \ xi} \\ {\ mathcal {F}} (\ osittain _ {\ alpha} \ delta _ {a}) & = \ xi \ mapsto (- {\ rm {i}} 2 \ pi \ xi) ^ {\ alfa} {\ rm {e}} ^ {- 2 \ pi a \ cdot \ xi}. \ end {tasattu}}}
- Polynomimuunnokset: mille tahansa monihakemistolle a=(a1,a2,...)∈EIEI,{\ displaystyle \ alpha = (\ alpha _ {1}, \ alpha _ {2}, \ ldots) \ in \ mathbb {N} ^ {N},}
F(ξ1a1ξ2a2...ξEIaEI)=1(i2π)|a|∂1a1∂2a2...∂EIaEI50.{\ displaystyle {\ mathcal {F}} (\ xi _ {1} ^ {\ alpha _ {1}} \ xi _ {2} ^ {\ alpha _ {2}} \ ldots \ xi _ {N} ^ {\ alpha _ {N}}) = {\ frac {1} {({\ rm {i}} 2 \ pi) ^ {| \ alpha |}}} \ osittainen _ {1} ^ {\ alpha _ { 1}} \ osittainen _ {2} ^ {\ alfa _ {2}} \ ldots \ osittainen _ {N} ^ {\ alfa _ {N}} \ delta _ {0}.}
Säännölliset jakelut
U- T- jaksollisen jakauman Fourier-muunnos on Diracsin summajakauma
R{\ displaystyle \ mathbb {R}}![\ mathbb {R}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/786849c765da7a84dbc3cce43e96aad58a5868dc)
FU=∑k∈Zvs.k5k/T{\ displaystyle {\ mathcal {F}} U = \ summa _ {k \ sisään \ mathbb {Z}} c_ {k} \ delta _ {k / T}}![{\ mathcal {F}} U = \ summa _ {{k \ sisään \ mathbb {Z}}} c_ {k} \ delta _ {{k / T}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/675855ea39b1bcf3510a32c033a22981cc2f236c)
toisin sanoen signaali, näytteistetty taajuudella , jonka näytteet antaa
1T{\ displaystyle {\ frac {1} {T}}}
(vs.k)k∈Z{\ displaystyle (c_ {k}) _ {k \ sisään \ mathbb {Z}}}![(c_ {k}) _ {{k \ sisään \ mathbb {Z}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a914604c269608c93c4de886538f0f41aa8364e)
vs.k=F(ϕU)(k/T){\ displaystyle c_ {k} = {\ mathcal {F}} (\ phi U) (k / T)}![c_ {k} = {\ mathcal {F}} (\ phi U) (k / T)](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9b1925d59e4cd84a7f6e6115f459a9a9a3819b15)
testitoimintojen varmentamiseksiϕ∈D.(R){\ displaystyle \ phi \ paikassa {\ mathcal {D}} (\ mathbb {R})}
∑k∈Zϕ(⋅+k)≡1.{\ displaystyle \ summa _ {k \ sisään \ mathbb {Z}} \ phi (\ cdot + k) \ equiv 1.}
Jakelujen kompakti tuki
Tässä osassa T: n oletetaan olevan kompakti tuki .
Fourier-muunnos
Todistamme, että kartta f on määritelty ℝ N : llä
f(ξ)=⟨Tx,e-ix⋅ξ⟩{\ displaystyle f (\ xi) = \ langle T_ {x}, {\ rm {e}} ^ {- {\ rm {i}} x \ cdot \ xi} \ rangle}
on C-luokan ∞ , jossa siis (käyttäen jatkuvuus T suhteen osittain normien ja tiiviyden sen tuki), jossa polynomi kasvua. Sen vuoksi määrittelee säännöllisen karkaistu jakelu T f ja tarkistamme, että
∂af(ξ)=⟨Tx,(-ix)ae-ix⋅ξ⟩{\ displaystyle \ parts ^ {\ alpha} f (\ xi) = \ langle T_ {x}, (- {\ rm {i}} x) ^ {\ alpha} {\ rm {e}} ^ {- { \ rm {i}} x \ cdot \ xi} \ rangle}
FT=Tf.{\ displaystyle {\ mathcal {F}} T = T_ {f}.}
Fourier-Laplace-muunnos
Älkäämme nyt antaa määritelmä Fourier-Laplace-muunnos on T , laajennus ℂ n sen Fourier:
VSei→VS,z↦⟨Tx,e-ix⋅z⟩.{\ displaystyle \ mathbb {C} ^ {n} \ to \ mathbb {C}, \ quad z \ mapsto \ langle T_ {x}, {\ rm {e}} ^ {- {\ rm {i}} x \ cdot z} \ rangle.}
Näytämme ( Paley-Wiener-lause ), että tämä funktio on kokonaisluku .
Siten kompaktin tukijakauman Fourier-muunnos on analyyttinen .
Tämä huomautus on yhdenmukainen loputtoman hajoamisen ja säännöllisyyden välisen vaihto-omaisuuden kanssa. Koska tuen kompakti on suurin nopeuden pieneneminen äärettömyyteen, on ennakoitavissa, että tämä ominaisuus vaihdetaan äärimmäisen säännöllisyyteen, toisin sanoen ominaisuuteen olla kokonaislukufunktio.
Huomautuksia ja viitteitä
-
L. Schwartz , " Jakautumisteoria ja Fourier-muunnos ", Annales de l ' Université de Grenoble , voi. 23, 1947-1948, s. 7–24 ( lue verkossa ).
-
L. Schwartz , jakelu Theory , Hermann ,1966( 1 st ed. 1950-1951), chap. VII, 4 §, s. 239-241.
-
(in) G. Friedlander ja herra Joshi , Johdatus teoria Distributions , UPC ,1998( lue verkossa ) , s. 97-98.
-
Schwartz 1966 , s. 223.
-
Schwartz 1966 .
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">