卷積積分

卷積積分

卷積積分是分析數學中一種重要的運算。

定義


卷積是分析數學中一種重要的運算。設是上的兩個可積函數,作積分:
可以證明,關於幾乎所有的 ,上述積分是存在的。這樣,隨著x的不同取值,這個積分就定義了一個新函數h(x),稱為f與g的卷積,記為。容易驗證,,並且仍為可積函數。這就是說,把卷積代替乘法,空間是一個代數,甚至是巴拿赫代數。
卷積與傅里葉變換有著密切的關係。以(x) ,(x)表示L1(R)1中f和g的傅里葉變換,那麼有如下的關係成立:,即兩函數的傅里葉變換的乘積等於它們卷積后的傅里葉變換。這個關係,使傅里葉分析中許多問題的處理得到簡化。
由卷積得到的函數,一般要比f,g都光滑。特別當g為具有緊支集的光滑函數,f 為局部可積時,它們的卷積也是光滑函數。利用這一性質,對於任意的可積函數,都可以簡單地構造出一列逼近於f 的光滑函數列,這種方法稱為函數的光滑化或正則化。
卷積的概念還可以推廣到數列、測度以及廣義函數上去。

卷積積分的物理意義


在激勵條件下,線性電路在t時刻的零狀態響應=從激勵函數開始作用的時刻()
到t時刻()的區間內,無窮多個強度不同的衝激響應的總和。
可見,衝激響應在卷積中佔據核心地位。