克罗内克δ函数
Clash Royale CLAN TAG#URR8PPP
在数学中,克罗内克函数(又称克罗内克δ函数、克罗内克δ)δijdisplaystyle delta _ij,! 是一个二元函数,得名于德国数学家利奥波德·克罗内克。克罗内克函数的自变量(输入值)一般是两个整数,如果两者相等,则其输出值为1,否则为0。
δij={1(i=j)0(i≠j){displaystyle delta _ij=leftbeginmatrix1&(i=j)\0&(ineq j)endmatrixright.,! 。
克罗内克函数的值一般简写为 δijdisplaystyle delta _ij,! 。
克罗内克函数和狄拉克δ函数都使用δ作为符号,但是克罗内克δ用的时候带两个下标,而狄拉克δ函数则只有一个变量。
目录
1 其它记法
2 数字信号处理
3 性质
3.1 线性代数中的应用
4 廣義克羅內克函數
5 积分表示
6 参见
7 參考文獻
其它记法
另一种标记方法是使用艾佛森括号(得名于肯尼斯·艾佛森):
δij=[i=j]displaystyle delta _ij=[i=j],! 。
同时,当一个变量为0时,常常会被略去,记号变为 δidisplaystyle delta _i,! :
δi={1,if i=00,if i≠0{displaystyle delta _i=leftbeginmatrix1,&mboxif i=0\0,&mboxif ineq 0endmatrixright.,! 。
在线性代数中,克罗内克函数可以被看做一个张量,写作 δjidisplaystyle delta _j^i,! 。
数字信号处理
类似的,在数字信号处理中,与克罗内克函数等价的概念是变量为 Zdisplaystyle mathbb Z ,! (整数)的函数:
δ[n]={1,n=00,n≠0displaystyle delta [n]=begincases1,&n=0\0,&nneq 0endcases,! 。
这个函数代表着一个冲激或单位冲激。当一个数字处理单元的输入为单位冲激时,输出的函数被称为此单元的冲激响应。
性质
克罗内克函数有筛选性:对任意 j∈Zdisplaystyle jin mathbb Z ,! :
∑i=−∞∞δijai=ajdisplaystyle sum _i=-infty ^infty delta _ija_i=a_j,! 。
如果将整数看做一个装备了计数测度的测度空间,那么这个性质和狄拉克δ函数的定义是一样的:
∫−∞∞δ(x−y)f(x)dx=f(y)displaystyle int _-infty ^infty delta (x-y)f(x)dx=f(y),! 。
实际上,狄拉克δ函数是根据克罗内克函数而得名的。在信号处理中,两者是同一个概念在不同的上下文中的表现。一般设定 δ(t)displaystyle delta (t),,! 为连续的情况(狄拉克函数) ,而使用i, j, k, l, m, and n 等变量一般是在 离散的情况下(克罗内克函数)。
线性代数中的应用
在线性代数中,单位矩阵可以写作 (δij)i,j=1ndisplaystyle (delta _ij)_i,j=1^n,! 。
在看做是张量时(克罗内克张量),可以写作 δjidisplaystyle delta _j^i,! 。
这个(1,1)向量表示:
- 作为线性映射的单位矩阵。
迹数。
内积 V∗⊗V→Kdisplaystyle V^*otimes Vto K,! 。- 映射 K→V∗⊗Vdisplaystyle Kto V^*otimes V,! ,将数量乘积表示为外积的形式。
廣義克羅內克函數
定義廣義克羅內克函數為 n×ndisplaystyle ntimes n,! 矩陣的行列式,以方程式表達為[1]
δi1i2…inj1j2…jn=[δi1j1δi2j1⋯δinj1δi1j2δi2j2⋯δinj2⋮⋱⋮δi1jnδi2jn⋯δinjn]displaystyle delta _i_1i_2dots i_n^j_1j_2dots j_n=beginbmatrixdelta _i_1^j_1delta _i_2^j_1&cdots &delta _i_n^j_1\delta _i_1^j_2delta _i_2^j_2&cdots &delta _i_n^j_2\vdots &ddots &vdots \delta _i_1^j_ndelta _i_2^j_n&cdots &delta _i_n^j_n\endbmatrix,! ;
其中,δjidisplaystyle delta _j^i,! 是個張量函數,定義為 δji =def δijdisplaystyle delta _j^i stackrel def= delta _ij,! 。
以下列出涉及廣義克羅內克函數的一些恆等式:
δimnijk=δmnjk=δmjδnk−δnjδmkdisplaystyle delta _imn^ijk=delta _mn^jk=delta _m^jdelta _n^k-delta _n^jdelta _m^k,! 。
δijmijk=2δmkdisplaystyle delta _ijm^ijk=2delta _m^k,! 。
δijkijk=6displaystyle delta _ijk^ijk=6,! 。
δlmnijk=ϵijkϵlmndisplaystyle delta _lmn^ijk=epsilon ^ijkepsilon _lmn,! ;
- 其中,ϵijkdisplaystyle epsilon ^ijk,! 和 ϵlmndisplaystyle epsilon _lmn,! 是列維-奇維塔符號。
δi1i2…inj1j2…jn=ϵj1j2…jnϵi1i2…indisplaystyle delta _i_1i_2dots i_n^j_1j_2dots j_n=epsilon ^j_1j_2dots j_nepsilon _i_1i_2dots i_n,! 。
δi1i2…in12…n=ϵi1i2…indisplaystyle delta _i_1i_2dots i_n^12dots n=epsilon _i_1i_2dots i_n,! 。
δi1i2…inj1j2…jnTj1j2…jn=n! Ti1i2…indisplaystyle delta _i_1i_2dots i_n^j_1j_2dots j_nT_j_1j_2dots j_n=n! T_i_1i_2dots i_n,! ;
其中,Tj1j2…jndisplaystyle T_j_1j_2dots j_n,! 是 ndisplaystyle n,! 階張量。
积分表示
对任意的整数 ndisplaystyle n,! ,运用标准的留数计算,可以将克罗内克函数表示成积分的形式:
δx,n=12πi∮zx−n−1dzdisplaystyle delta _x,n=frac 12pi ioint z^x-n-1dz,! ;
其中积分的路径是围绕零点逆时针进行。
这个表示方式与下面的另一形式等价:
δx,n=12π∫02πei(x−n)φdφdisplaystyle delta _x,n=frac 12pi int _0^2pi e^i(x-n)varphi dvarphi ,! 。
参见
- 列維-奇維塔符號
- 狄拉克测度
- 同或门
參考文獻
^ Heinbockel, J. H., Introduction to Tensor Calculus and Continum Mechanics, Victoria, B.C. Canada: Trafford Publishing: pp. 14, 31, 2001, ISBN 1-55369-133-4 引文格式1维护:冗余文本 (link)