da Maverick » 03/04/2004, 11:28
premesso che io non faccio matematica ma ingegneria,
non mi sento in grado di esporre la toria sulle distribuzioni, anche perchè è così vasta e complessa che non può prescindere da uno studio serio fatto su qualche libro.
posso però provare a far capire da quali problematiche nasce la necessità di ampliare il concetto di funzione.
prendiamo per esempio la funzione rettangolo, che vale 1/n sull'intervallo [-1/2n;1/2n] e 0 altrove.
se ne facciamo l'integrale vediamo che viene 1.
ora mandiamo n all'infinito. l'integrale vale sempre 1 ma la funzione sarà diversa da 0 solo in un punto, cioè lo 0, dove il suo valore è idealmente infinito. essendo il supporto di questa funzione un insieme di misura nulla, il suo integrale è per definizione 0. abbiamo quindi una contraddizione.
il fatto è che l'oggetto che abbiamo definito non è più una funzione, ma una distribuzione, comunemente nota come DELTA DI DIRAC, o impulso.
mentre le funzioni f(x) vengono definite in base al loro effetto su un valore di x, le distribuzioni vengono definite in base al loro effetto su particolari funzioni di ingresso, dette funzioni test. ovviamente per poter descrivere una distribuzione in modo univoco dobbiamo valutarne l'effetto su un numero "molto grande" di funzioni test. le funzioni test che consideriamo sono quelle C infinito a supporto compatto e definiamo il loro spazio come lo spazio D delle funzioni test.
lo spazio duale di D è D' ed è lo spazio degli operatori lineari e continui che operano su D.
in questo spazio troviamo la delta, che opera nel seguente modo
<f(x),delta(0)>=f(0)
questo si può verificare se intendiamo il <.,.> come un integrale del prodotto e consideriamo che la nostra funzione test essendo a supporto compatto sarà nulla all'infinito.
introducendo anche una definizione di derivata è poi possibile definire le cosiddette "derivate distribuzionali"
in questo ambito le funzioni che presentano discontinuità a salto sono derivabili tranquillamente.
operativamente la "derivata di un salto" è proprio la delta centrata sul valore di x dove è presente la discontinuità moltiplicata per l'ampiezza del salto.
per essere chiari per esempio la delta è la derivata della funzione di heaviside. (infatti se integriamo formalmente la delta abbiamo che l'integrale è sempre 0 fino a X=0, poi "scatta" a 1 e ci rimane sempre, cioè è la funzione di heaviside)
può sembrare una forzatura definire derivate in punti di discontinuità, ma è una delle cose più importanti nella soluzioni di equazioni a derivare parziali, infatti soluzioni classiche in natura praticamente non esistono e l'unico modo è ricorrere a soluzioni in forma debole.
lo so che non sono stato per niente chiaro, ma vi assicuro che sono cose molto affascinanti e basilari nell'analisi.