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积分变换

积分变换

积分变换

积分变换无论在数学理论或其套用中都是一种非常有用的工具。最重要的积分变换有傅立叶变换、拉普拉斯变换。由于不同套用的需要,还有其他一些积分变换,其中套用较为广泛的有梅林变换和汉克尔变换,它们都可通过傅立叶变换或拉普拉斯变换转化而来。

基本介绍

  • 中文名:积分变换
  • 外文名:integral transformation
  • 领域:数学
  • 意义:数学理论或其套用中具重要作用
  • 典型积分变换:傅立叶变换、拉普拉斯变换等
  • 相关书籍:《积分变换》

积分变换的定义

通过参变数积分将一个已知函式变为另一个函式。已知ƒ(x),如果
积分变换
存在(其中,αb可为无穷),则称F(s)为ƒ(x)以K(s,x)为核的积分变换。

典型积分变换

积分变换无论在数学理论或其套用中都是一种非常有用的工具。最重要的积分变换有傅立叶变换、拉普拉斯变换,此外还有梅林变换和汉克尔变换,它们都可通过傅立叶变换或拉普拉斯变换转化而来。傅立叶变换和拉普拉斯变换的详细介绍参考相关词条,这里就不再赘述。

梅林变换

K(s,x)=xs_1,x>0,而ƒ(x)定义于[0,+∞),函式(式(1)):
积分变换
称为ƒ(x)的梅林变换,式中s=σ+iτ为複数。M(s)的梅林反变换则定义为(式(2)):
积分变换
这里积分是沿直线Res=σ进行的。
(1)式与(2)式在一定条件下互为反演公式。例如,设(1)绝对收敛,在任何有限区间上ƒ(x)是有界变差的,且已规範,则由(1)可推得(2),在l2(0,∞)空间中也有类似结果。
积分变换
若以M(s,ƒ′)表示ƒ′(x)的梅林变换,则在一定条件下,有:
积分变换
在一定条件下,还有下列梅林交换的卷积公式:
积分变换
式中с>Res
一些简单函式的梅林变换如下图所示:
积分变换积分变换

汉克尔变换

Jγ(x)为у阶贝塞尔函式(见特殊函式),ƒ(x)定义于[0,+∞),则称(式(3)):
积分变换
ƒ(x)的у阶汉克尔变换;而称(式(4)):
积分变换
h(t)的汉克尔反变换。有的作者代替(3)与(4)改用 与
积分变换
效果是一样的。在一定条件下,(3)与(4)成为一对互逆公式,此外,还有:
积分变换
一些简单函式的汉克尔变换如下图所示:
积分变换积分变换

积分的分类

(1)定积分:设闭区间[a,b]上有n-1个点,依次为a=x0<x1<x2…<xn-1<xn=b,它们把[a,b]分成n个小区间△i=[xi-1,xi],i=1,2,…,n.这些分点或这些闭子区间构成对[a,b]的分割,记为T={x0,x2,…,xn}或{△1,△2,…△n},小区间△i的长度为△xi=△xi-△xi-1,并记‖T‖=MAX{△Xi},称为分割T的模。
(2)不定积分;
(3)反常积分;
(4)重积分;
(5)曲线积分;
(6)曲面积分。

同名图书《积分变换》

内容简介

本书是由刁元胜编着的。本书介绍了如何用积分变换的方法来简化数学问题中难以求解的问题。积分变换是通过积分的方法,把一个函式变换为另一个函式。对不同的变换选取不同的形式。这种变换是一一对应的,否则做逆变换的时候就不能得到唯一的解,不符合工程上解得唯一性原则,这样,积分变换就不具有实用价值。

目录

  1. 傅立叶变换
    1.1 傅立叶积分和傅立叶变换
    1.2 单位脉冲函式
    1.3 傅立叶变换的性质
    1.4 能量积分与相关函式
    1.5 傅立叶变换在数理方程中的套用
  2. 拉普拉斯变换
    2.1 拉普拉斯变换的概念
    2.2 拉普拉斯变换的性质
    2.3 拉普拉斯逆变换
    2.4 拉普拉斯变换的套用
附录

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