符號函式

符號函式

數學上的Sgn 函式返回一個整型變數,指出參數的正負號。語法Sgn(number), number 參數是任何有效的數值表達式。返回值如果 number 大於0,則Sgn 返回1;等於0,返回0;小於0,則返回-1。number 參數的符號決定了Sgn 函式的返回值。

定義

符號函式 符號函式

符號函式(signum)可由階躍信號得來。對於符號函式在跳變點可以不予定義,或規定sgn(0)=0。

顯然,可以用階躍信號來表示符號函式:

sgn(x)=2u(t)-1

即 x>0,sgnx=1

x=0,sgnx= 0

x<0,sgnx=-1

性質

用艾佛森括弧定義:

sgn x= − [ x< 0] + [ x> 0]任何實數都可以表示為其絕對值和符號函式的積:

x= (sgn x) | x|若x不為零,可以由上式得出符號函式的另一個定義:

sgn(x)=x/|x|

符號函式是絕對值函式的導數:

d|x|/dx=x/|x| 除了在0,符號函式可微分,其導數為0。透過一般化微分概念,可以說符號函式是狄拉克δ函式的兩倍:

dsgn(x)/dx=2δ(x) 它和單位步階函式的關係:

sgn x= 2 H1 / 2( x) − 1

特性

其定義域為R,值域為{-1,0,1};

1.

其定義域為R,值域為{-1,0,1};

2.有唯一的跳躍間斷點x=0;

3.單調性:它是不嚴格遞增的非周期函式;

符號函式 符號函式

4.奇偶性:由 可知它在定義域R內是奇函式;

5.可導性:它在非原點處都可導,且導數為0;

符號函式 符號函式

6.它在上沒有原函式;

符號函式 符號函式

7.它在任意區間 上都Rieman可積;

符號函式 符號函式

8.。

套用

可用於說明可積函式不一定存在原函式

由於x=0是y=sgn(x)的唯一跳躍間斷點,故在任何以x=0為內點的區間上,sgn(x)不存在原函式。而在任

1.

可用於說明可積函式不一定存在原函式

由於x=0是y=sgn(x)的唯一跳躍間斷點,故在任何以x=0為內點的區間上,sgn(x)不存在原函式。而在任

符號函式 符號函式
符號函式 符號函式

何以閉區間[a,b]上Rieman可積,且 ,在x=0處 不可導,F(x)並不是

y=sgn(x)的原函式,說明可積函式不一定存在原函式,有助於弄清楚函式的Rieman可積與存在原函式之間互

不蘊含的關係,還可以作為原函式存在定理中條件f(x)在[a,b]上連續不滿足時,結論不成立的反例,強調條件

不可缺少而引起重視 。

2.用於簡化帶絕對值函式積分的計算

對含有絕對值的函式 ,可先把絕對值去掉化為分段函式求解 ,也可以用一種更為簡單的求解方法 ,就是引入

符號函式來簡化積分的運算。

符號函式 符號函式

例:

符號函式在積分過程中可視為常數係數,是解題過程簡化。因此對於一些含有絕對值的函式可用此法解決。

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