Citat:
Ursprungligen postat av
manne1973
Det är inte helt självklart att man får göra det. Men om f Є C^∞ och φ Є C_c^∞ så gäller fφ Є C_c^∞. Därmed kan vi definiera fu genom <fu, φ> = <u, fφ>. Vi får <fδ, φ> = <δ, fφ> = (fφ)(0) = f(0) φ(0) = f(0) <δ, φ> = <f(0) δ, φ>, dvs fδ = f(0) δ.
Dock gäller inte 1/(t-3)^2 Є C^∞ så vi kan inte direkt använda ovanstående. Men vi kan ta en funktion ψ Є C_c^∞ sådan att ψ = 1 på en omgivning av 0 och ψ = 0 på en omgivning av 3. Då gäller att ψ/(t-3)^2 Є C^∞. Därmed är (ψ/(t-3)^2) δ definierad, och
<(ψ/(t-3)^2) δ, φ> = <δ, (ψ/(t-3)^2) φ> = (ψ(0)/(0-3)^2) φ(0) = (1/9) φ(0) = (1/9) <δ, φ>.
Detta är uppenbart oberoende av exakt val av ψ, och vi definierar (1/(t-3)^2) δ = (ψ/(t-3)^2) δ.
Gällande detta så löste jag uppgiften nedan m.h.a. av att införa en funktion ψ på ett liknande sätt som du gjorde. Dock så sa läraren att jag inte kunde lösa uppgiften på det sättet.
Uppgiften
Visa att om φ Є D(ℝ) så är <
t^-1,φ>= lim(ε-->0+) (|t|≥ε)∫φ(t)/t dt
Min (inkorrekta) lösning
Problemet:
t^-1 är inte integrerbar på intervallet ]-∞,∞[ då den är odefinierad i t=0.
Om jag inför ψ som är 1 då |t|≥ε och 0 då |t|<ε, där ε->0+ och istället tittar på ψ
t^-1:
<ψ
t^-1,φ> = (-∞,∞) ∫ψ
t^-1φ(t)dt
Om |t|<ε : <ψ
t^-1,φ> = 0
Om |t|≥ε : <ψ
t^-1,φ> = (|t|≥ε)∫ψ
t^-1φ(t)dt.
Här är ψ=1 så vi får: <ψ
t^-1,φ> =
lim(ε->0+) (|t|≥ε)∫φ(t)/t dt v.s.v.
Den korrekta lösningen
Istället för att skriva
t^-1 så använder vi istället definitionen av
t^-1 som är (ln|t|)'
<(ln|t|)',φ> = -<ln|t|,φ'> = (-∞,∞) -∫ln|t|φ'(t)dt = -lim(ε->0+) (-∞,-ε)∫ln|t|φ'(t)dt - lim(ε->0+) (,∞)∫ln|t|φ'(t)dt = Partialintegrering =
= -ln(ε)φ(-ε)+ln(ε)φ(ε) + (|t|≥ε)∫φ(t)/t dt = Maclaurinutveckling av det som står utanför intregralen. = 0 + (|t|≥ε)∫φ(t)/t dt =
lim(ε->0+) (|t|≥ε)∫φ(t)/t dt v.s.v.
Det jag inte riktigt förstår är varför man inte kan göra på det första sättet. Läraren, som inte kan svenska, förklarade lite halvknackigt så jag förstod inte riktigt men poängen verkade vara att problemet som vi har med
t^-1 inte försvinner genom att ta hjälp av ψ.
Några förslag på hur man ska resonera kring detta? T.ex. hur man ska veta när/hur det är okej att använda sig av
t^-1 för att lösa ett problem.