Ko’paytirish teoremasi
Teorema. Agar
f1 ( t )
va f 2 ( t ) funksiyalarni tasvirlari
F1 ( p )
va F 2 ( p ) bo‟lsa,
ya‟ni
F1 ( p )
f1 ( t )
va F 2 ( p )
f 2 ( t )
u holda
t
f1 ( ) f 2 ( t ) d
0
funksiyani
tasviri ko‟paytmadan iborat bo‟ladi; ya‟ni
F1 ( p ) F2 ( p )
t
f1 ( ) f1 ( t ) d
0
(1.2.3)
Isbot.
t
f1 ( ) f1 ( t ) d
0
funksiyani tasvirini topamiz, tasvirni ta‟rifiga asosan:
t
pt t
L
0
f1 ( ) f1 ( t ) d e
0
f1 ( ) f 2 ( t ) d d t
0
O‟ng tomondagi ikki karrali integral
0, t
chiziqlar bilan chegaralangan soha bo‟yicha olinadi (2 rasm)
Bu integralda integrallash tartibini o‟zgartiramiz:
L
f1 ( ) f 2 ( t ) d
f1 ( ) e f 2 ( t ) d t d
(1.2.4)
0 0
O‟zgaruvchini almashtramiz:
t
z ,
d t
d z ichki integralni hisoblaymiz:
e p t f
( t ) d t
e p ( z ) f
( z ) d z
e p
e p z f
( z ) d z
e p F
( p )
2 2 2 2
0 0 0
Ichki integralni qiymatini (1.2.4) ga qo‟yamiz:
L
f1 ( ) f 2 ( t ) d
f1 ( ) e F 2 ( p ) d
F 2 ( p ) e f1 ( ) d
F 2 ( p ) F1 ( p )
0 0 0
Demak
t
f1 ( ) f 2 ( t ) d
0
ifoda berilgan ikkita
f1 ( t ) va
f 2 ( t )
funksiyani
o‟ramasi deyiladi.
t t
Bunda
f1 ( ) f 2 ( t ) d
f1 ( t ) f 2 ( ) d
tenglik kuchga egadir.
0 0
Misol.
y y
f ( t )
tenglamaning
y ( 0 )
y ( 0 ) 0
boshlang‟ich shartni
qanoatlantruvchi yechimi topilsin.
Yechish. Yordamchi tenglama tuzamiz:
bundan
y ( p )( p 2
1)
F ( p )
y ( p )
F ( p )
p 2 1
1
p 2 1
s in t
va F ( p )
f ( t )
bo‟lgani uchun
F ( p )
F1 ( p )
orqali belgilab
ko‟paytrish teoremasini tadbiq etsak,
kelib chiqadi.
t
y ( t )
0
f ( ) s in ( t ) d
Izoh. 2) Agar
f1 ( t )
f ( t ) va
f 2 ( t ) 1
desak, u holda
F1 ( p )
F ( p ) va
1
F 2 ( p )
p
bo‟ladi. Ko‟paytirish teoremasiga asosan:
1 t t F ( p )
F ( p )
p 0
f ( ) d
yoki
f ( ) d
0 p
va f 2 ( t ) 1
originalni integrallash haqidagi teorema kelib chiqadi.
Kechikish teoremasi
Agar
f t
funksiya t<0 bo‟lganda aynan nolga teng bo‟lsa, u holda
f ( t t 0 )
funksiya t t 0
bo‟lganda aynan nolga teng bo‟ladi (rasm 3 a) va b))
3 rasm Quydagi kechikish teoremasini isbot qilamiz.
Teorema. Agar
f t
funksiyani tasviri F(p) bo‟lsa, u holda
f ( t t 0 )
funksiya tasviri
e pt0 F ( p )
bo‟ladi, ya‟ni:
f ( t )
F ( p )
bo'lsa
f ( t t0 )
e pt0 F ( p )
Isbot. Tasvirni ta‟rifiga asosan.
L f ( t t
)
0 0 0 0
e p t f ( t t
) d t
t 0
e p t f ( t t
) d t
e p t f ( t t
) d t
0 0 t 0
Tenglikni o‟ng tomonidagi birinchi integral nolga teng, chunki
t t 0
bo‟lganda
f ( t t 0 )
U holda
. Keyingi integralda o‟zgaruvchini almashtramiz: t t 0
z , d t dz ;
L f ( t t 0
)
e p ( z t0 ) f ( z ) d z
e p t 0 e pz f ( z ) d z
e p t 0 F ( p ) .
demak
f ( t t0 )
0 0
e pt0 F ( p ) .
Misollar. I. § 1.1 da Xevisaydning birlik funksiyasi
uchun
1
0 ( t )
p
topilgan edi. Kechikish teoremasiga
asosan 0
( t h )
funksiya (rasm 4) uchun 0
( t h )
e ph
p
boladi.
II. Quyidagi funksiyani qaraymiz:
1
0 , t 0 b o ' lg a n d a
1
( t , h ) ( t )
( t h )
, 0 t
h b o ' lg a n d a
1 0 0
h
h
0 ,
h t b o ' lg a n d a
Agar bu funksiya 0 dan h gacha bo‟lgan vaqt oralig‟ida ta‟sir etuvchi kuch deb qaralsa (boshqa vaqtlarda nolga teng), u holda bu kuch impulsi birga teng bo‟ladi.
(rasm 5)
Bu funksiya tasviri
1 1 1 1 1 e ph
1 ( t , h ) ( e ) ( )
h p p p h
Mehanikada bazi qisqa vaqt oralig‟ida ta‟sir etuvchi oniy ta‟sir etuvchi va chekli
ipulsga ega kuch deb qarash qulay bo‟ladi. Shunga ko‟ra h 0
funksiyaning limitiga teng bo‟lgan ( t ) funksiya qaraladi:
bo‟lganda 1 ( t , h )
( t )
lim 1 ( t , h )
h 0
Bu funksiya impulsli funksiya yoki delta funksiya deyiladi. Ba‟zan fizikada uni
Dirak funksiyasi ham deyiladi. tasvirining
( t ) funksiyani tasvirini
1 ( t , h ) funksiya
h 0 dagi limiti deb topamiz :
1 1 1
( t , h ) ( t , h ) e p t d t
e p t
(1 e p h )
t 0
bo‟lganda 1
( t , h ) 0 . Shuning uchun
( t )
lim
h 0
1 (1 e ph )
ph
Lopital qoidasiga asosan:
lim
h 0
1 e p t
p h
lim
h 0
p e p h
p
lim e ph 1 .
h 0
Demak ( t ) 1 . Delta funksiya mehanikada, matematikani ko‟pgina
bo‟limlarida, hususan matematik – fizikaning ko‟p masalalarida uchraydi. Agar
( t )
funksiya massasi 1 ga teng bo‟lgan moddiy nuqta
t 0
momentda 1 ga teng
tezlik beradigan kuch deb qarash mumkin.
Shunga o‟xshash
( t t 0 ) funksiyani
t t 0
momentida birlik massaga 1 ga
teng tezlik beruvchi kuch deb qarash mumkin. Kechikish teoremasiga asosan:
(t t0 )
t 0
e pt
d 2 x
Yuqoridagi kabi
( t t 0 ) d t
t
1 . Endi
dt 2
f ( t
) t
differensial
tenglamaning
t 0
bo‟lganda
x 0 0 ,
x 0 0
boshlang‟ich shartlarni
qanoatlantruvchi yechimni ko‟ramiz.
Yordamchi tenglama
p 2 x ( p )
F ( p ) 1 . Bundan
x ( p )
F ( p ) 1
va
p 2 p 2
t
x ( t )
0
f ( )( t ) d .
Delta funksiyani quyidagi xossalarini ko‟rib o‟tamiz:
t 0
integral
bo‟lganda 0 ga 0 t bo‟lganda 1 ga teng bo‟lgan quyidagi
t
( ) d
0 ,
t 0
1, 0 t
Xevisaydning birlik funksiyasini 0 ( t ) ga tengdir:
t
0 ( t )
( ) d
Bu tenglikni ikki tomonini differensiallab, quyidagi shartli tenglikni olamiz:
0 ( t ) ( t )
Bu tenglikni ma‟nosini tushuntirish uchun quyidagi funksiyani olamiz:
(1.2.5)
0 ( a g a r t 0 b o 'ls a )
0 ( t , h ) h
( a g a r 0 t h
b o 'ls a )
1 ( a g a r
t h
b o 'ls a )
Bu holda:
bunda
0 ( t , h ) 1 ( t , h )
(1.2.6)
lim 0 ( t , h ) 0 ( t ) va
h 0
lim 0 ( t , h ) 0 ( t )
h 0
(1.2.7)
(1.2.4) va (5 ) tenglika asosan (1.2.5) shartli tenglik kelib chiqadi:
0 ( t ) ( t ) .
0>
Dostları ilə paylaş: |