文章 介绍了 狄拉克函数的基本性质 。本文介绍相应的辅助函数,即实现狄拉克函数的方法。
1. 狄拉克函数的辅助函数
按照 狄拉克函数的基本性质 (记为文1)中给出的狄拉克函数两个基本性质,我们可以考虑一个定义在区间 ( − ∞ , + ∞ ) (-\infty,+\infty) (−∞,+∞)上的函数 F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x),它在 x = 0 x=0 x=0处取最大值 F β ( 0 ) F_{\beta}(0) Fβ(0),其中 β \beta β是参数。当 F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x) 满足如下条件,它的极限形式就是狄拉克函数:
- 对于每一个参数 β \beta β,函数 F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x) 都满足归一化条件:
∫ − ∞ + ∞ F β ( x ) d x = 1 ( 31 ) \int_{-\infty}^{+\infty} F_{\beta}(x) {\rm d}x = 1 \qquad(31) ∫−∞+∞Fβ(x)dx=1(31) - 函数 F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x) 的峰值随着参数 β \beta β而增大,并且 F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x)在 β = β 0 \beta=\beta_0 β=β0时趋于无穷大( β 0 \beta_0 β0不一定是无穷,也可以是0或某一个定值)。
则: F β ( x ) F_{\beta}(x) Fβ(x)的极限形式就是狄拉克函数:
lim β → β 0 F β ( x ) = δ ( x ) ( 32 ) \lim_{\beta\rightarrow \beta_0} F_{\beta}(x) = \delta(x) \qquad(32) β→β0limFβ(x)=δ(x)(32)
这样的函数就称为狄拉克函数的辅助函数。
2. 两个最简单的辅助函数
很多函数都满足这样的性质。最简单的例如:
U ( x ) = { 1 2 β ( ∣ x ∣ ⩽ β ) 0 ( ∣ x ∣ > β ) ( 33 ) U(x)=\left\{ \begin{aligned} &\frac{1}{2\beta} \quad (|x|\leqslant \beta)\\ &0 \quad (|x| > \beta) \end{aligned} \right. \qquad(33) U(x)=⎩ ⎨ ⎧2β1(∣x∣⩽β)0(∣x∣>β)(33)
最常见的辅助函数:
V ( x ) = sin β x π x ( 3 3 ′ ) V(x) = \frac{\sin \beta x}{\pi x} \qquad(33') V(x)