第七章 / 7.7
怎样使用两张附表与特殊函数
教材191—197页
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34 附表7.1的16条法则,哪些必须熟练
| 原表序号 |
内容 |
掌握要求 |
| 1—2 |
定义、线性 |
必须会,所有拆项的起点 |
| 3—4 |
一阶与高阶时间导数 |
必须会,初值不能漏 |
| 5—6 |
一次与两次时间积分 |
必须会,分别除 |
| 7 |
卷积 |
必须会,乘积逆变换与积分方程 |
| 8—9 |
乘 |
必须会,分别 |
| 10 |
时间除以 |
会推会查,须保证0附近可积 |
| 11 |
乘指数 |
必须会, |
| 12 |
延迟 |
必须会, |
| 13—14 |
时间缩放及缩放再乘指数 |
会由基本两条组合,不另背长式 |
| 15—16 |
周期、反周期 |
波形题要会,先算一段积分 |
表10的安全写法:当在0附近可积,且交换积分合法时,对实数足够大,
因为。对复可在收敛域中作相应路径延拓。例:
先在实数上推,再按右半平面解析分支理解。取则在0不可积,不能套成。
组合式也能直接推:若,,
先看缩放,再看乘指数,两步写清比强记整行可靠。
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35 附表7.2前30项:按分母结构找,不逐行死背
| 原表序号 |
公式族 |
如何获得 |
| 1—4 |
常数、幂、指数 |
定义与伽马积分 |
| 5—10 |
三角、双曲、带指数三角 |
欧拉公式与位移 |
| 11—12 |
二次分母的平方 |
乘法、卷积或重极点 |
| 13—15 |
及不同分子 |
分解一个实根和一对共轭根 |
| 16—19 |
及不同分子 |
共轭极点;正弦与双曲函数的乘积 |
| 20—23 |
及不同分子 |
拆分 |
| 24—25 |
两个不同一次因子 |
部分分式,参数相同时取极限 |
| 26 |
拉盖尔多项式 |
只需会查;后续特殊函数再系统学习 |
| 27 |
|
一个周期积分,已经推导 |
| 28—30 |
分数幂、根式差、带指数的幂 |
伽马公式、位移与求导 |
原表26可先理解为一个可检验的有限多项式对:
把有限和逐项变换,用二项式定理就得到结果,不必先研究其微分方程。
对于,不必硬背四行。令,由复频率可推
再对时间求导或对求导,可生成相关条目;最稳妥的备选仍是分解极点。对则用三角与双曲函数的和差,基本因子已全部认识。
分数幂例子:
根式差为
右边每支根都在足够右的半平面取与正实方向相容的分支。左边两项相减后0附近才可积,不能把两个各自发散的普通积分分开算。
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36 冲激及其导数:为什么像函数可以是常数或多项式
附表31—34涉及。它不是一个“除了0都为0、0处等于无穷”的普通函数,准确理解是对测试函数的取样规则:
按单边因果约定,;时。导数按定义,所以
这里0处的冲激采用完整因果权重约定;不要混用“对称分布在半轴积分只取一半”的另一种约定。
这段为何要学?当像函数不是严格真分式,做多项式除法出现常数、等项,逆变换可能含冲激,不能用普通连续函数硬配。例如,逆变换是。
若本轮只做原书普通函数题,冲激的分布理论可以暂缓,但应认识表中符号,知道它与普通函数存在定理使用的范围不同。
图 7-13 冲激是面积固定的尖脉冲极限,不是普通无穷高函数图示仅用有限矩形近似面积固定的冲激;极限应按积分作用理解。
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37 误差函数和扩散核:附表35—45、53—57
记。它们的区别直接影响衰减方向,查表时必须看清是否有补余号。
对,三个常用对为
第一对是扩散方程经常出现的高斯核;对参数求导可得第二对;时间积分或对积分可联系第三对。这里是,不是,所以它不是固定时刻的简单延迟。
附表38—39还涉及、与补误差函数;40—43是含指数的振荡核;44—45属于乘三角函数。它们都由高斯积分、复参数或已知变换组合产生,第一轮会找表、核对变量位置即可,不必逐条背诵。
判断表式时有一个可直接推导的可靠版本:
所有根式选右半平面分支。它们能避免把表中两种根式外形误配成同一个余弦函数。
附表53就是前面已推的。另外两条容易误读的式子应为
若写成,大时会出现不相符的指数增长。用极限和收敛域检查,比单看扫描字形更可靠。附表57则是
图 7-14 固定时延与扩散型响应:指数里是 p 还是 √pe^(-ap)对应δ(t-a);e^(-a√p)对应随t连续分布的扩散核,两者不能混用。
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38 贝塞尔函数和积分函数:附表46—52、58—62
原表46—52涉及。它们是后续特殊函数部分的内容,这里只需认识为“有名称、可查表的本函数”,不必为完成本章的有理函数题先学完整个贝塞尔理论。
一个常用基础对是
根式分别选在足够右的半平面上趋近的分支。对,常用的一般式为
第一式在适当右半平面成立,第二式对实可取。要注意一族对应减号根式,不能把同一行中的两个根式取成互不一致的符号。更复杂的、及带的条目,只需按题目匹配本函数结构,后续再学其来源。
表末几项使用
以及指数积分。常见对有
,其变换是。此外,
这是原表62同一关系交换后的写法。先在实参数与足够大的实验证符号,再取右半平面的解析对数。积分的两项在0处相消,切勿拆成两个发散积分。
这部分第一轮的必要程度是:认识函数名、懂它来自某个积分或方程、会查配对和条件。后续若研究扩散、圆柱坐标问题,这些表项才会成为常用工具;现在无需把62项全部背下。