存不存在沒有圖像的函數(shù)?
網(wǎng)友解答: 其實(shí)很多。而且,可以證明,這種函數(shù)事實(shí)上不在“少數(shù)”,甚至比那些“正常”的函數(shù)“多得多”。狄拉克δ函數(shù)(沖激函數(shù))學(xué)信號(hào)處理的同學(xué)對(duì)它可以說相當(dāng)熟悉了。其實(shí)我們是沒法畫出這個(gè)
其實(shí)很多。而且,可以證明,這種函數(shù)事實(shí)上不在“少數(shù)”,甚至比那些“正?!钡暮瘮?shù)“多得多”。
狄拉克δ函數(shù)(沖激函數(shù))學(xué)信號(hào)處理的同學(xué)對(duì)它可以說相當(dāng)熟悉了。
其實(shí)我們是沒法畫出這個(gè)圖像的,因?yàn)樗谠c(diǎn)處的幅度是無窮大,但是在“這一點(diǎn)”的面積又是1。
魏爾斯特拉斯函數(shù)在數(shù)學(xué)發(fā)展史上,人們一直猜測(cè),連續(xù)函數(shù)必然是近乎可導(dǎo)的。即:
連續(xù)函數(shù)在其定義域中,除去有限個(gè)點(diǎn)外,總有一些光滑的可導(dǎo)部分,所謂不可導(dǎo)的點(diǎn)必然只是有限的。
1872年,德國數(shù)學(xué)家魏爾斯特拉斯(集合論創(chuàng)始人康托爾的導(dǎo)師)利用函數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)構(gòu)造了一個(gè)函數(shù),數(shù)學(xué)描述如下:
這個(gè)函數(shù)奇葩在于,它處處連續(xù),卻處處不可導(dǎo)。
簡(jiǎn)而言之,它的尖刺折點(diǎn)是如此之多,以至于無論你放多大,在多細(xì)微的尺度觀察任何一段,函數(shù)圖像都不會(huì)更光滑,它處處都是尖銳的。
它是一種不可測(cè)函數(shù),你無法用筆畫出圖像的任何一部分,因?yàn)槊恳稽c(diǎn)的導(dǎo)數(shù)都不存在,畫的人將無法知道每一點(diǎn)該朝哪個(gè)方向畫。
通過計(jì)算機(jī)逐點(diǎn)描繪,函數(shù)圖像大致是這樣的:
該反例構(gòu)造出來后,在數(shù)學(xué)界引起極大的震動(dòng)。
隨后,這個(gè)例子促成了一門新的學(xué)科“分形幾何”的產(chǎn)生,所謂“分形”,就是指某圖案的局部與整體具有相似性。
爆米花函數(shù)(Thomae's function)定義:
f(x) = 1/q,當(dāng)x = p/q,p為整數(shù),q為自然數(shù),pq互質(zhì)。即x為有理數(shù);
f(x) = 0,當(dāng)x為無理數(shù);
其中,q為自然數(shù)。
這個(gè)和狄利克雷函數(shù)比較類似。
網(wǎng)友解答:如果我告訴你有一個(gè)函數(shù),它確實(shí)有圖像,但是你卻畫不出來,你信嗎?
最著名的當(dāng)屬狄利克雷函數(shù)表達(dá)式為
當(dāng)X為無理數(shù)是,值取0
當(dāng)X為有理數(shù)時(shí),值取1
大家可以在腦海中想象一下,假設(shè)從X軸正方向出發(fā),會(huì)發(fā)現(xiàn)無理數(shù)和有理數(shù)都是無窮多,即便在一個(gè)極短的區(qū)間內(nèi),都無法畫全整個(gè)圖像
或者說腦海想象出的圖像,用肉眼看上去就是兩條直線:0和1,但這是由于點(diǎn)太密集導(dǎo)致的錯(cuò)覺,本質(zhì)來講根本不能叫直線,因?yàn)樘幪幉贿B續(xù),處處都是分散的點(diǎn)。
即便如此,狄利克雷函數(shù)的圖像仍舊是客觀存在的。
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