一條處處連續卻處處不可微(換言之具有分形性質)的函數曲線是否存在一種更廣義的導數?
01-01
謝邀,我覺得下次提問,最好說明自己的數學水平,不然我都不知道要寫到什麼水平。其實這和分形真的沒什麼關係。也遠遠超越了微積分,進入了泛函分析的領域。
- 這個問題其實涉及到所謂的「廣義函數」(distribution),一個連續函數肯定有廣義函數意義下的導數,定義方式為:設,是上光滑而且非零點是一個其中的有界閉集所有函數構成的集合。 如果是一般意義上的光滑,那麼下面的積分公式成立。
對於一般的連續(可積甚至更差的函數都可以),我們定義其導數為一個「泛函」,也就說可以把一個上的函數映射成一個數的連續線性運算元,具體表達式為
.
舉一個栗子, 設和設定義為在定義為1,在別的地方為0,那麼這個不連續的函數的導數為.這個泛函已經不是一般意義上的函數了,因為它沒有局部的定義。
- 如果一個函數是足夠好的,它的廣義導數和古典導數是一摸一樣的。
- 對於一維的情況,可以通過學習絕對連續函數來刻畫。還有如果它的廣義導數剛好是可積的函數,那麼這個函數就是所謂的索博列夫函數。
- 徹底明白上述內容涉及到泛函分析,一般是數學系三年級的內容了。
- 這些廣義導數不是無意義的數學概念,物理上的狄拉克運算元就是一個泛函,而量子力學裡面泛函無處不在。
- 如果要學習泛函分析的童鞋可以進我的專欄文章,裡面有教材的推薦和學習的基本思路。
推薦閱讀: