Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda SteezyMenchi » 18/06/2023, 00:08

Salve a tutti, volevo mostrare (mi serve per un esercizio) che $lim_{b \to 0} \frac{1}{4b}H(x+b)-H(x-b) = 1 / 2 \delta(x)$, ove le notazioni sono chiare dall'header.
Qui posto i miei conti, non credo siano giusti, però li posto comunque tanto tentar non nuoce:
Per $x < 0$ il limite è proprio zero dalla definizione della funzione gradino.
Per $x> 0$ è evidente che quell'espressione tende ad una forma indeterminata $[0 / 0]$. Fissato un $x \in ]0, \infty[$, le due funzioni diventano funzioni della variabile $b$. Provo ad applicare il teorema di de l'Hopital, derivando numeratore e denominatore rispetto a $b$, ricordando che $H'(x) = \delta(x) $:
$lim_{b \to 0} \frac{\delta(x+b) - delta(x-b)(-1)}{1} = 2\delta(x)$. Da cui ottengo, per $x \in ]0, \infty[$, che $lim_{b \to 0} \frac{1}{4b}H(x+b)-H(x-b) = 1 / 2 \delta(x)$. Però questa mi copre anche il caso $x < 0$ per come è definita la delta di Dirac. L'unico problema è che non saprei come comportarmi in $x = 0$ dove c'è il salto.
Mi farebbe comodo se poteste controllare i miei calcoli, e in caso fossero sbagliati, il vostro procedimento di risoluzione. Ringrazio in anticipo chi vorrà rispondere :-D
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Re: Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda Quinzio » 18/06/2023, 06:05

Probabilmente l'idea di usare l'Hopital e' corretta, ma onestamente ho dei dubbi.
La $\delta$ e' una funzione generalizzata, non e' una funzione "classica" quindi tutto va fatto con tutti i crismi del caso.
Le uniche due proprieta' della delta sono
$\delta(x) = 0 $ con $x \ne 0$
$\int \delta(x) dx = 1$
Quella limite con le heaviside ha queste due proprieta' quindi e' una $\delta$. Io mi fermerei qui.
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Re: Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda SteezyMenchi » 18/06/2023, 07:44

Come hai fatto a dire che l’integrale su tutto $\RR$ è pari a 1? A me non viene 1 posso sapere come lo hai calcolato Quinzio. E inoltre ti ringrazio per il messaggio. Si capisco i tuoi dubbi, li ho anch’io infatti.
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Re: Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda pilloeffe » 18/06/2023, 09:56

Ciao SteezyMenchi,

Mi pare più semplice di quanto appaia:

$ \lim_{b \to 0} \frac{H(x+b)-H(x-b)}{4b} = \lim_{b \to 0} \frac{H(x+b) - H(x) + H(x) - H(x-b)}{4b} = $

$ = 1/4 \lim_{b \to 0} \frac{H(x+b) - H(x) - [H(x-b) - H(x)]}{b} = $
$ = 1/4 [\lim_{b \to 0} \frac{H(x+b) - H(x)}{b} + \lim_{b \to 0} \frac{H(x-b) - H(x)}{- b}] = $
$ = 1/4 [\lim_{b \to 0} \frac{H(x+b) - H(x)}{b} + \lim_{h \to 0} \frac{H(x + h) - H(x)}{h}] = $
$ = 1/4 [\delta(x) + \delta(x)] = 1/2 \delta(x) $
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Re: Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda SteezyMenchi » 18/06/2023, 10:47

Pillo ti invidio molto sappilo. Hai trovato la soluzione a cui avevo pensato inizialmente di utilizzare anche io. Volevo tirar fuori un rapporto incrementale e ottenere una delta. Poi mi sono perso ho tentato un’altra via che è quella sopra. Peccato, stavolta era giusta l’intuizione iniziale, avrei dovuto perseverare leggermente di più ;)
Scherzi a parte, ti ringrazio come al solito. Arigatou
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Re: Funzione gradino, delta di Dirac

Messaggioda Quinzio » 18/06/2023, 12:39

SteezyMenchi ha scritto:Come hai fatto a dire che l’integrale su tutto $\RR$ è pari a 1? A me non viene 1 posso sapere come lo hai calcolato Quinzio. E inoltre ti ringrazio per il messaggio. Si capisco i tuoi dubbi, li ho anch’io infatti.


Si scusami, l'integrale viene $1/2$. E' un rettangolo di altezza $1/(4b)$ e larghezza $2b$.
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