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矩形函式


RectangleFunction

矩形函式 Pi(x) 是一個函式,它在區間 [-1/2,1/2] 之外為 0,在區間之內為 1。它也稱為門函式、脈衝函式或窗函式,並由下式定義:

 Pi(x)={0   for |x|>1/2; 1/2   for |x|=1/2; 1   for |x|<1/2.
(1)

上面的左圖繪製了按定義的函式,而右圖顯示了它在示波器上追蹤時的外觀。廣義函式 f(x)=hPi((x-c)/b) 具有高度 h,中心 c 和全寬 b

正如 Bracewell(1965 年,第 53 頁)所指出的,“指定在 x=+/-1/2 處的值幾乎從不重要,即在不連續點處。同樣,沒有必要或不希望強調圖中的值 Pi(+/-1/2)=1/2;最好顯示讓人聯想到高質量示波圖的圖形(當然,示波圖永遠不會顯示不連續點一半高度處的額外亮度)。”

分段 版本的矩形函式在 Wolfram 語言 中實現為UnitBox[x](在 x=+/-1/2 處取值 1),而 廣義函式 版本實現為HeavisidePi[x](在 x=+/-1/2 處保持未求值狀態)。

矩形函式滿足的恆等式包括

Pi(x)=H(x+1/2)-H(x-1/2)
(2)
=H(1/2+x)+H(1/2-x)-1
(3)
=H(1/4-x^2)
(4)
=1/2[sgn(x+1/2)-sgn(x-1/2)],
(5)

其中 H(x)Heaviside 階躍函式。矩形函式的 傅立葉變換 由下式給出

F_x[Pi(x)](k)=int_(-infty)^inftye^(-2piikx)Pi(x)dx
(6)
=sinc(pik),
(7)

其中 sinc(x)sinc 函式


另請參閱

絕對值, 箱車函式, 傅立葉變換--矩形函式, Heaviside 階躍函式, 斜坡函式, 符號函式, 方波, 三角函式, 均勻分佈

使用 探索

參考文獻

Bracewell, R. "單位高度和基底的矩形函式,Pi(x)。" 在傅立葉變換及其應用。 紐約:McGraw-Hill,第 52-53 頁,1965 年。

在 上引用

矩形函式

引用為

Weisstein,Eric W. “矩形函式。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/RectangleFunction.html

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