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符号函式

符号函式

数学上的Sgn 函式返回一个整型变数,指出参数的正负号。语法Sgn(number), number 参数是任何有效的数值表达式。返回值如果 number 大于0,则Sgn 返回1;等于0,返回0;小于0,则返回-1。number 参数的符号决定了Sgn 函式的返回值。

基本介绍

  • 中文名:符号函式
  • 性质:数学上的Sgn函式返回个整型变数
  • 艾佛森括弧:sgn x= − [x< 0] + [x> 0]
  • 功能:寻找函式的零点,讨论绝对值问题

定义

符号函式符号函式
符号函式(signum)可由阶跃信号得来。对于符号函式在跳变点可以不予定义,或规定sgn(0)=0。
显然,可以用阶跃信号来表示符号函式:
sgn(x)=2u(t)-1
即 x>0,sgnx=1
x=0,sgnx= 0
x<0,sgnx=-1

性质

用艾佛森括弧定义:
sgn x= − [x< 0] + [x> 0]任何实数都可以表示为其绝对值和符号函式的积:
x= (sgn x) | x|若x不为零,可以由上式得出符号函式的另一个定义:
sgn(x)=x/|x|
符号函式是绝对值函式的导数:
d|x|/dx=x/|x| 除了在0,符号函式可微分,其导数为0。透过一般化微分概念,可以说符号函式是狄拉克δ函式的两倍:
dsgn(x)/dx=2δ(x) 它和单位步阶函式的关係:
sgn x= 2H1 / 2(x) − 1

特性

  1. 其定义域为R,值域为{-1,0,1};
2.有唯一的跳跃间断点x=0;
3.单调性:它是不严格递增的非周期函式;
4.奇偶性:由
可知它在定义域R内是奇函式;
5.可导性:它在非原点处都可导,且导数为0;
6.它在
上没有原函式;
7.它在任意区间
上都Rieman可积;
8.

套用

  1. 可用于说明可积函式不一定存在原函式
    由于x=0是y=sgn(x)的唯一跳跃间断点,故在任何以x=0为内点的区间上,sgn(x)不存在原函式。而在任
何以闭区间[a,b]上Rieman可积,且
,在x=0处
不可导,F(x)并不是
y=sgn(x)的原函式,说明可积函式不一定存在原函式,有助于弄清楚函式的Rieman可积与存在原函式之间互
不蕴含的关係,还可以作为原函式存在定理中条件f(x)在[a,b]上连续不满足时,结论不成立的反例,强调条件
不可缺少而引起重视。
2.用于简化带绝对值函式积分的计算
对含有绝对值的函式 ,可先把绝对值去掉化为分段函式求解 ,也可以用一种更为简单的求解方法 ,就是引入
符号函式来简化积分的运算。
例:
符号函式在积分过程中可视为常数係数,是解题过程简化。因此对于一些含有绝对值的函式可用此法解决。

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