domingo, 15 de mayo de 2011

3.12 Función Delta dirac

La delta de Dirac (inapropiadamente llamada función delta de Dirac) es una distribución (función generalizada) introducida por primera vez por el físico inglés Paul Dirac y, como distribución, define un funcional en forma de integral sobre un cierto espacio de funciones. Se escribe como:
\delta_{a}(x) \equiv \delta(x-a)
Siendo \delta(x)\, para el caso a = 0\,
En física, la delta de Dirac puede representar la distribución de densidad de una masa unidad concentrada en un punto a. Esta función constituye una aproximación muy útil para funciones picudas y constituye el mismo tipo de abstracción matemática que una carga o masa puntual. En ocasiones se denomina también función de impulso. Además, la delta de Dirac permite definir la derivada generalizada de funciones discontinuas. Concretamente, se tiene la siguiente relación con la función escalón:
\delta_a(x) = \theta_a'(x)\,
Intuitivamente se puede imaginar la función δ(x) como una función que tiene un valor infinito en x = 0; tiene un valor nulo en cualquier otro punto, de tal manera que su integral es uno.


Estas propiedades se pueden demostrar multiplicando ambos miembros de cada igualdad por una función f(x) e integrando teniendo en cuenta que la función delta no puede formar parte del resultado a menos que esté dentro de una integral.
  • \delta(x)=\delta(-x)\,\!
  • f(x)\delta'(x)=-f'(x)\delta(x)\,\!
  • \delta'(x)=-\delta'(-x)\,\!
  • x^n\delta(x)=0 \qquad \forall n>0, x\in\mathbb{R}\,\!
  • (x-a)^n\delta(x-a)=0 \qquad \forall n>0\,\!
  • \delta(ax-b)=|a|^{-1}\delta(x-(b/a)) \qquad \forall a>0\,\!
  • h(x)\delta(x-a)=h(a)\delta(x-a)\,\!
  • h(x)\delta'(x-a) = h(a)\delta'(x-a)-h'(a)\delta(x-a)\,
  • \delta(f(x)) = \sum_n |f'(x_n)|^{-1}\delta(x-x_n), \quad \mbox{con}\ f(x_n)=0,\ f'(x_n)\ne 0
  • \delta(\omega) = \frac{1}{2\pi} \int_{-\infty}^{+\infty} e^{-i\omega t}dt
En coordenadas esféricas se tiene:
\delta(\mathbf{r}-\mathbf{r}_0) = 
\begin{cases} \frac{1}{r^2\sin\theta}\delta(r-r_0) \delta(\theta-\theta_0)\delta(\phi-\phi_0)
& x_0,y_0,z_0 \ne 0 \\
\frac{1}{2\pi r^2\sin\theta}\delta(r-r_0) \delta(\theta-\theta_0)
& x_0=y_0=0,\ z_0 \ne 0 \\ 
\frac{1}{4\pi r^2}\delta(r-r_0) & x_0=y_0=z_0 = 0   \end{cases}







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