Jump to content

Кронекера дельта

(Перенаправлено из Обобщенной дельты Кронекера )

В математике ( дельта Кронекера названная в честь Леопольда Кронекера ) является функцией двух переменных , обычно просто неотрицательных целых чисел . Функция равна 1, если переменные равны, и 0 в противном случае: или с использованием брекетов Айверсона : Например, потому что , тогда как потому что .

Дельта Кронекера естественным образом появляется во многих областях математики, физики, техники и информатики как средство компактного выражения ее определения, приведенного выше.

В линейной алгебре идентификационная матрица имеет записи, равные дельте Кронекера: где и принять значения , а продукт векторов внутренний можно записать как Здесь евклидовы векторы определяются как n -кортежи: и и последний шаг получается путем использования значений дельты Кронекера для сокращения суммирования по .

Обычно i и j ограничиваются набором формы {1, 2, ..., n } или {0, 1, ..., n − 1} , но дельта Кронекера может быть определена на произвольный набор.

Характеристики

[ редактировать ]

Следующие уравнения удовлетворяются: Следовательно, матрицу δ можно рассматривать как единичную.

Еще одним полезным представлением является следующая форма: Это можно получить, используя формулу геометрической прогрессии .

Альтернативные обозначения

[ редактировать ]

Использование скобки Айверсона :

Часто запись с одним аргументом используется, что эквивалентно настройке :

В линейной алгебре его можно рассматривать как тензор , и он записывается . Иногда дельту Кронекера называют тензором замещения. [1]

Цифровая обработка сигналов

[ редактировать ]
Функция единичной выборки

При исследовании цифровой обработки сигналов (DSP) функция единичной выборки представляет собой частный случай двумерной дельта-функции Кронекера где индексы Кронекера включают число ноль и где один из индексов равен нулю. В этом случае:

Или, в более общем смысле, где:

Однако это лишь частный случай. В тензорном исчислении чаще нумеруют базисные векторы в определенном измерении, начиная с индекса 1, а не с индекса 0. В этом случае соотношение не существует, и на самом деле дельта-функция Кронекера и функция единичной выборки — это разные функции, перекрывающиеся в конкретном случае, когда индексы включают число 0, число индексов равно 2, а один из индексов имеет значение ноль.

Хотя функция выборки дискретных единиц и дельта-функция Кронекера используют одну и ту же букву, они различаются следующим образом. Для функции выборки дискретных единиц более привычно помещать один целочисленный индекс в квадратные скобки; напротив, дельта Кронекера может иметь любое количество индексов. Кроме того, назначение функции выборки дискретных единиц отличается от дельта-функции Кронекера. В DSP функция дискретной единичной выборки обычно используется в качестве входной функции для дискретной системы для обнаружения системной функции системы, которая будет получена как выходной сигнал системы. Напротив, типичная цель дельта-функции Кронекера — фильтрация членов из соглашения Эйнштейна о суммировании .

Функция дискретной единичной выборки проще определяется как:

Кроме того, дельта-функцию Дирака часто путают как с дельта-функцией Кронекера, так и с функцией единичной выборки. Дельта Дирака определяется как:

В отличие от дельта-функции Кронекера и функция единичной выборки , дельта-функция Дирака не имеет целочисленного индекса, он имеет одно непрерывное нецелое значение t .

Чтобы еще больше запутать ситуацию, функция единичного импульса иногда используется для обозначения либо дельта -функции Дирака, либо дельта-функции Дирака. или функция единичной выборки .

Известные свойства

[ редактировать ]

Дельта Кронекера обладает так называемым просеивающим свойством, которое для : а если целые числа рассматривать как пространство меры , наделенное считающей мерой , то это свойство совпадает с определяющим свойством дельта -функции Дирака и фактически дельта Дирака была названа в честь дельты Кронекера из-за этого аналогичного свойства. [2] При обработке сигналов «функции» Кронекера и Дирака обычно различаются по контексту (дискретное или непрерывное время). И по соглашению, обычно указывает на непрерывное время (Дирак), тогда как аргументы вроде , , , , , и обычно относятся к дискретному времени (Кронекер). Другая распространенная практика — представлять дискретные последовательности с помощью квадратных скобок; таким образом: . Дельта Кронекера не является результатом прямой выборки дельта-функции Дирака.

Дельта Кронекера образует мультипликативный единичный элемент алгебры инцидентности . [3]

Связь с дельта-функцией Дирака

[ редактировать ]

В теории вероятностей и статистике дельта Кронекера и дельта-функция Дирака могут использоваться для представления дискретного распределения . Если поддержка распределения состоит из точек , с соответствующими вероятностями , то функция массы вероятности распределения по можно записать, используя дельту Кронекера, как

Эквивалентно, функция плотности вероятности распределения можно записать с помощью дельта-функции Дирака как

При определенных условиях дельта Кронекера может возникнуть в результате выборки дельта-функции Дирака. Например, если дельта-импульс Дирака возникает точно в точке выборки и в идеале подвергается фильтрованию нижних частот (с отсечкой на критической частоте) в соответствии с теоремой о выборке Найквиста-Шеннона , результирующий сигнал дискретного времени будет дельта-функцией Кронекера.

Обобщения

[ редактировать ]

Если его рассматривать как тип tensor тензор Кронекера можно записать с ковариантным индексом и контрвариантный индекс :

Этот тензор представляет:

  • Тождественное отображение (или единичная матрица), рассматриваемое как линейное отображение или
  • След , или тензорное сжатие рассматриваемое как отображение
  • Карта , представляющий скалярное умножение как сумму внешних произведений .

The обобщенная дельта Кронекера или многоиндексная дельта Кронекера порядка это тип тензор, полностью антисимметричный по своей верхних индексах, а также в его более низкие индексы.

Два определения, различающиеся в разы. используются. Ниже представлена ​​версия с ненулевыми компонентами, масштабированными до . Вторая версия имеет ненулевые компоненты, которые , с последующими изменениями коэффициентов масштабирования в формулах, таких как коэффициенты масштабирования в § Свойства обобщенной дельты Кронекера ниже исчезающих. [4]

Определения обобщенной дельты Кронекера

[ редактировать ]

С точки зрения индексов обобщенная дельта Кронекера определяется как: [5] [6]

Позволять симметрическая группа степени , затем:

Использование антисимметризации :

С точки зрения определитель : [7]

Используя разложение Лапласа ( формулу Лапласа ) определителя, его можно определить рекурсивно : [8] где карон, , указывает индекс, который исключен из последовательности.

Когда (размерность векторного пространства) через символ Леви-Чивита : В более общем смысле для , используя соглашение Эйнштейна о суммировании :

Сокращение генерализованной дельты Кронекера.

[ редактировать ]

Сокращение Кронекера Дельта зависит от размера пространства. Например, где d — размерность пространства. Из этого соотношения полная сжатая дельта получается как Обобщением предыдущих формул является [ нужна ссылка ]

Свойства обобщенной дельты Кронекера

[ редактировать ]

Обобщенная дельта Кронекера может использоваться для антисимметризации :

Из приведенных выше уравнений и свойств антисимметричных тензоров мы можем вывести свойства обобщенной дельты Кронекера: которые являются обобщенной версией формул, написанных в § Свойства . Последняя формула эквивалентна формуле Коши–Бине .

Понижение порядка путем суммирования индексов может быть выражено тождеством [9]

Использование обоих правил суммирования для случая и связи с символом Леви-Чивита правило суммирования символа Леви-Чивита выводится : 4D-версия последнего соотношения появляется в спинорном подходе Пенроуза к общей теории относительности. [10] которые он позже обобщил, разрабатывая диаграммы Эйткена, [11] стать частью техники графической записи Пенроуза . [12] Также это соотношение широко используется в теориях S-двойственности , особенно когда они написаны на языке дифференциальных форм и дуалов Ходжа .

Интегральные представления

[ редактировать ]

Для любого целого числа , используя стандартное вычисление остатка , мы можем записать интегральное представление для дельты Кронекера в виде интеграла, приведенного ниже, где контур интеграла движется против часовой стрелки вокруг нуля. Это представление также эквивалентно определенному интегралу при вращении в комплексной плоскости.

Гребень Кронекера

[ редактировать ]

Гребенчатая функция Кронекера с периодом определяется (с использованием обозначения DSP ) как: где и являются целыми числами. Таким образом, гребенка Кронекера состоит из бесконечной серии единичных импульсов, разделенных N единицами, и включает единичный импульс в нуле. Ее можно считать дискретным аналогом гребешка Дирака .

Интеграл Кронекера

[ редактировать ]

Дельтой Кронекера также называют степень отображения одной поверхности в другую. [13] Предположим, что происходит отображение поверхности S uvw на S xyz , которые являются границами областей R uvw и R xyz , которое просто связано взаимно однозначным соответствием. структуре, если s и t являются параметрами для Suvw каждый , и к из Suvw Suvw ориентирован В этой внешней нормалью n : а нормаль имеет направление

Пусть x = x ( u , v , w ) , y = y ( u , v , w ) , z = z ( u , v , w ) определены и гладки в области, содержащей S uvw , и пусть эти уравнения определяют отображение S uvw на S xyz . Тогда степень δ отображения равна 1 / раз телесный угол изображения S изображения S uvw относительно внутренней точки S xyz , O . Если O является началом области R xyz , то степень δ определяется интегралом:

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Троубридж, Дж. Х. (1998). «О методике измерения турбулентного напряжения сдвига при наличии поверхностных волн» . Журнал атмосферных и океанических технологий . 15 (1): 291. Бибкод : 1998JAtOT..15..290T . doi : 10.1175/1520-0426(1998)015<0290:OATFMO>2.0.CO;2 .
  2. ^ Дирак, Поль (1930). Принципы квантовой механики (1-е изд.) . Издательство Оксфордского университета. ISBN  9780198520115 .
  3. ^ Шпигель, Юджин; О'Доннелл, Кристофер Дж. (1997), Алгебры инцидентности , Чистая и прикладная математика, том. 206, Марсель Деккер, ISBN  0-8247-0036-8 .
  4. ^ Папа, Кристофер (2008). «Геометрия и теория групп» (PDF) .
  5. ^ Франкель, Теодор (2012). Геометрия физики: Введение (3-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107602601 .
  6. ^ Агарвал, округ Колумбия (2007). Тензорное исчисление и риманова геометрия (22-е изд.). Кришна Пракашан Медиа. [ ISBN отсутствует ]
  7. ^ Лавлок, Дэвид; Рунд, Ханно (1989). Тензоры, дифференциальные формы и вариационные принципы . Публикации Courier Dover. ISBN  0-486-65840-6 .
  8. ^ Рекурсивное определение требует первого случая, который можно принять как δ = 1 для p = 0 или, альтернативно, δ м
    п
    = д м
    ν
    для p = 1 (обобщенная дельта в терминах стандартной дельты).
  9. ^ Хасани, Садри (2008). Математические методы: для студентов-физиков и смежных специальностей (2-е изд.). Спрингер-Верлаг. ISBN  978-0-387-09503-5 .
  10. ^ Пенроуз, Роджер (июнь 1960 г.). «Спинорный подход к общей теории относительности» . Анналы физики . 10 (2): 171–201. Бибкод : 1960АнФиз..10..171П . дои : 10.1016/0003-4916(60)90021-X .
  11. ^ Эйткен, Александр Крейг (1958). Определители и матрицы . Великобритания: Оливер и Бойд.
  12. ^ Роджер Пенроуз , «Применение тензоров отрицательной размерности», в книге «Комбинаторная математика и ее приложения» , Academic Press (1971).
  13. ^ Каплан, Уилфред (2003). Продвинутое исчисление . Пирсон Образование. п. 364. ИСБН  0-201-79937-5 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 57892e60568d7ce32a34d7384a1b258a__1703875980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/57/8a/57892e60568d7ce32a34d7384a1b258a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Kronecker delta - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)