Homogén funkció

A homogén fokfüggvény  olyan numerikus függvény , amelyben a függvény bármely tartományára és bármely tartományára igaz az egyenlőség:

A paramétert homogenitási sorrendnek nevezzük . Ez arra utal, hogy ha a függvény tartományába tartozik, akkor a nézet minden pontja a függvény tartományába is beletartozik.

Vannak még

A homogén függvény alternatív definíciója

Egyes matematikai forrásokban a függvényeket homogénnek nevezik, ami a funkcionális egyenlet megoldása.

f ( λ v ) = g ( λ ) f ( v ) {\displaystyle f(\lambda \mathbf {v} )=g(\lambda )f(\mathbf {v} )} előre meghatározott függvénnyel , és csak ezután bizonyítjuk be, hogy a megoldás egyedisége további feltételt igényel, hogy a függvény nem azonos nullával, és a függvény egy bizonyos függvényosztályba tartozik (például folytonos volt vagy monoton volt) . Ha azonban egy függvény legalább egy ponton folytonos a függvény nullától eltérő értékével, akkor folytonos függvénynek kell lennie minden értékre , és így a függvények széles osztályánál az eset az egyetlen lehetséges.

Indoklás:

A nullával azonos függvény bármely függvényválasztás esetén kielégíti a funkcionális egyenletet, de ez a degenerált eset nem különösebben érdekes.

Ha egy ponton az érték akkor:

  1. , ahol: ∀ λ egy , λ 2 : g ( λ egy λ 2 ) = g ( λ egy ) g ( λ 2 ) ; {\displaystyle \forall \lambda _{1},\lambda _{2}:g(\lambda _{1}\lambda _{2})=g(\lambda _{1})g(\lambda _{ 2});}
  2. ahol

A funkcionális Cauchy-egyenletnek van megoldása lineáris függvény formájában: ráadásul a folytonos vagy a monoton függvények osztályára ez a megoldás egyedülálló. Ezért, ha ismert, hogy egy folytonos vagy monoton függvény, akkor

A funkcionális Cauchy-egyenlet megoldásának egyediségének bizonyítása 1. A racionálisakkal ez igaz , mert: a) vagyis b) vagyis stb.; 2. Mivel az irracionális számok, amelyek tetszőlegesen szorosan „szoríthatók” két racionális közé, folytonos vagy monoton függvények esetén, az összefüggésnek az irracionális függvényekre is teljesülnie kell. 3. Az utolsó lépés: az arányt be kell állítani Megjegyzés: a függvények szélesebb osztályai esetében a vizsgált funkcionális egyenletnek más, nagyon egzotikus megoldásai is lehetnek (lásd a "Hamel alapjai" című cikket ). A folytonosság igazolása, ha legalább egy ponton folytonos

Legyen a függvény folytonos egy fix ponton , és vegyük figyelembe az azonosságot

Amikor az érték a függvény folytonossága miatt a pontban hajlik Azóta ez azt jelenti, hogy hajlik , vagyis hogy a függvény a pontban folytonos Mivel bárki választhatja, akkor minden ponton folytonos. .

Következmény: Ha egy homogén függvény folytonos egy pontban, akkor folytonos is lesz az alak minden pontján (beleértve azt is, amikor ).

Tulajdonságok

  1. Ha azonos sorrendű homogén függvények, akkor
lineáris kombinációjuk állandó együtthatókkal azonos sorrendű homogén függvény lesz.
  • Ha homogén függvények a sorrenddel , akkor a szorzatuk egy homogén függvény lesz a sorrenddel
  • Ha egy homogén sorrendű függvény, akkor a hatványa (nem feltétlenül egész), ha értelmes (vagyis ha egész szám, vagy ha az érték pozitív), akkor a megfelelő tartományban homogén sorrendű függvény lesz. Különösen, ha a sorrend homogén függvénye , akkor ez a sorrend és a definíciós tartomány homogén függvénye lesz azokon a pontokon, ahol definiálva van, és nem egyenlő nullával.
  • Ha a sorrend homogén függvénye és a sorrend homogén függvényei, akkor a függvények szuperpozíciója a sorrend homogén függvénye lesz
  • Ha fokváltozók homogén függvénye és a hipersík a definíciós tartományába tartozik, akkor a változók függvénye a fokszám homogén függvénye lesz.
  • Egy nulladrendű homogén függvény logaritmusa vagy egy nulladrendű homogén függvény
  • modulusának logaritmusa egy nullarendű homogén függvény. Egy homogén függvény logaritmusa vagy egy homogén függvény modulusának logaritmusa akkor és csak akkor homogén függvény, ha magának a függvénynek a homogenitási sorrendje nulla.
  • Egy homogén függvény modulja vagy
  • egy abszolút homogén függvény modulja abszolút homogén függvény. Egy homogén függvény modulusa vagy egy pozitívan homogén függvény modulusa egy pozitívan homogén függvény. Egy nulladrendű homogén függvény modulusa egy nulladrendű homogén függvény. Egy abszolút homogén nulladrendű függvény a nulla rendű homogén függvény, és fordítva.
  • Egy nulladrendű homogén függvény tetszőleges függvénye egy nulladrendű homogén függvény.
  • Ha pozitívan homogén rendű függvények vannak, ahol a pozitívan homogén rendű függvény, akkor a függvény pozitívan homogén rendű függvény lesz minden olyan ponton , ahol a , ... egyenletrendszernek megoldása van. Ha ezen kívül páratlan egész szám, akkor a pozitív homogenitás helyettesíthető közönséges homogenitással. Következmény: ha van folytonos vagy monoton függvény , és homogén vagy pozitívan homogén függvény, ahol nem nulla rendű homogén vagy pozitívan homogén függvény, akkor hatványfüggvény minden olyan pontban , ahol az egyenletnek megoldása van. Konkrétan egy változó egyetlen monoton vagy folytonos függvénye, amely a sorrend homogén függvénye . (A bizonyítás megduplázza a jelen cikk "A homogén függvény alternatív meghatározása" című szakaszának érveit. Sőt, ha eltávolítjuk azt a korlátozást, hogy a függvény folytonos vagy monoton, akkor lehetnek más, nagyon egzotikus megoldások a -ra , lásd a cikket. "Hamel alapja" .)
  • Ha egy függvény     változókban   polinom, akkor   akkor és     csak akkor lesz homogén fokfüggvény, ha    fokú homogén   polinom   .. Ebben az esetben a homogenitási sorrendnek  természetes számnak vagy nullának   kell lennie . (A bizonyításhoz csoportosítani kell a polinom azonos homogenitási rendű monomjait , az eredményt egyenlőségre kell behelyettesíteni , és felhasználni azt a tényt, hogy a különböző kitevőkkel rendelkező hatványfüggvények , beleértve a nem egész számokat is, lineárisan függetlenek.) Az állítás általánosítható a nem egész indexű alakú monomok lineáris kombinációira.
  • Ha a polinomok véges szorzata egy homogén függvény, akkor minden tényező homogén polinom . (A bizonyítás kedvéért minden faktorban a minimális és maximális homogenitási nagyságrendű monomokat választjuk . Mivel szorzás után a kapott polinomnak azonos homogenitási rendű monomokból kell állnia, így minden tényezőnél a minimális és maximális homogenitási rend ugyanannak a számnak kell lennie.) Az állítás általánosítható a nem egész indexű alakú monomok lineáris kombinációira .
  • Ha egy tört racionális függvény számlálója és nevezője homogén polinomok , akkor a függvény homogén lesz a számláló és a nevező homogenitási rendje közötti különbséggel. Ha egy tört racionális függvény homogén, akkor a számlálója és a nevezője egy közös tényezőig homogén polinomok . Az állítás általánosítható alakzatú monomok nem egész indexű lineáris kombinációinak tört-racionális összefüggésére .
  • A nullánál nem nulla fokos homogén függvény nullával egyenlő, ha ott definiálva van:   (Az értéket    egyenlőségbe helyettesítve kapjuk,  vagy negatív homogenitási fok esetén az értékkel ) Egy homogén fokfüggvény nulla, ha nullán van definiálva, ezen a ponton bármilyen értéket felvehet.
  • Ha egy nullafokú homogén függvény nullán folytonos, akkor konstans (tetszőleges). Ha egy negatív fokú homogén függvény nullán folytonos, akkor az azonosan nulla. (Egy transzformációval tetszőleges pont közel kerülhet a nullához. Ezért ha a nullán lévő függvény folytonos, akkor a pontban lévő függvény értékét a pontban lévő értékén keresztül fejezheti ki a reláció segítségével )
  • A nullánál pozitív fokú homogén függvény a definíciós tartományába belépő bármely irányban nullára hajlamos, a negatív fokú homogén függvény pedig a végtelenbe hajlik, amelynek előjele az iránytól függ, hacsak a függvény az adott függvény mentén nem azonos nulla. irány. Egy pozitív fokú homogén függvény folytonos nullán, vagy kiterjeszthető nullán folytonossá, ha definíciós tartománya nulla szomszédságot tartalmaz. A nulla fokú homogén függvény lehet nem folytonos vagy folytonos nullán, és ha nem folytonos, akkor egy irányfüggő állandó minden sugár mentén, amelynek csúcsa az origóban van, ha az irány a definíciós tartományán belül van. (Az értéket   egyenlőségre cserélve kapjuk )
  • Ha egy nullánál lévő homogén függvény analitikus (azaz nem nulla konvergenciasugarú konvergens Taylor - sorrá bővül ), akkor polinom ( homogén polinom ). Ebben az esetben a homogenitási sorrendnek természetes számnak vagy nullának kell lennie. (Ennek bizonyításához elegendő a függvényt Taylor-sorként ábrázolni, a Taylor-sorozat tagjait azonos homogenitási rendekkel csoportosítani , az eredményt egyenlőségre cserélni , és a hatványfüggvényeket különböző kitevőkkel, beleértve a nem egész számokat is használni. lineárisan függetlenek.)
  • A függvény    , ahol   a változók  függvénye     , egy homogén függvény, amelynek homogenitási sorrendje     A függvény     ahol   a változók  függvénye     , egy abszolút homogén függvény a homogenitási sorrenddel.   
  • Euler-féle reláció : differenciálható homogén függvényeknél a gradiensük és a változóik vektorának skaláris szorzata magával a függvénnyel arányos a homogenitási nagyságrenddel megegyező együtthatóval:     vagy ekvivalens jelöléssel     az egyenlőség differenciálásával kapjuk     .   
  • Ha    egy homogenitási sorrendű, differenciálható homogén függvény   , akkor annak első parciális deriváltjai az egyes független változókra nézve   homogén függvények homogenitási sorrendben   . Ennek bizonyításához elegendő     az identitás jobb és bal oldalán   különbséget tenni,   és megszerezni az azonosságot   
  • Ha    egy homogén függvény homogenitási rendjével    , akkor annak integrálja (amennyiben létezik ilyen integrál) bármely független változó felett nullától kezdődően   homogén függvények homogenitási nagyságrenddel    . Bizonyítás: (itt az integrációs változó helyettesítése készül ).
  • Ha    egy homogén függvény a homogenitási nagyságrenddel    , akkor annak tört deriváltja ( különböző integrál ) , úgy számítva, mint bármely nullától induló független változó esetében (feltéve, hogy létezik a megfelelő integrál, amelyhez ki kell választani ) homogén függvények. homogenitási renddel    Tekintsük a függvényt . Ezután (itt az integrációs változó módosítása történik ). A változóhoz viszonyított szoros differenciálást követően a homogén sorrendű függvény homogenitási nagyságrendű homogén függvény lesz   .
  • Ha    egy homogén függvény a homogenitási sorrenddel    , akkor a -dimenziós konvolúciója egy általánosított Abeli-maggal, amelyet így számítunk ki (feltéve, hogy létezik a megfelelő integrál), egy homogén függvény a homogenitási sorrendben    . Bizonyítás: , ahol az integrációs változók változtatása történik . (Megjegyzés: a változóknak csak egy része csökkenthető.)

  • Tétel . Az alakban bármilyen homogén függvény ábrázolható homogenitási sorrenddel

          

    ahol   a változók  valamilyen függvénye     . Bármely homogenitási sorrendű abszolút homogén függvény     ábrázolható

       

    ahol   a változók  valamilyen függvénye     .

    Bizonyíték.

    Vegyük a nulla fok homogén függvényét. Ezután a választás során megkapjuk a szükséges reláció egy adott verzióját:

    Homogén fokfüggvény esetén a függvény nulla fokú homogén függvénynek bizonyul. ezért _

    Következmény. Az alakban bármely homogén fokfüggvény (abszolút homogén fokfüggvény ) ábrázolható

          

    ahol     a változók  valamilyen megfelelő függvénye   ,  egy fix homogén fokfüggvény (egy fix abszolút homogén fokfüggvény ), és , ...,  rögzített funkcionálisan független, nulla fokú homogén függvények. A függvények fix megválasztásához ez a reprezentáció egy-egy megfelelést határoz meg a változók homogén fokfüggvényei és a változók függvényei között .


    Euler -tétel homogén függvényekre . Ahhoz, hogy egy differenciálható függvény     homogén függvény legyen homogenitási renddel,     szükséges és elégséges, hogy az Euler-reláció teljesüljön.

       Bizonyíték.

    A szükségesség az   egyenlőség differenciálásából adódik Az elégségesség bizonyításához   a „fagyott”     függvényt vesszük     .   

      

    A feltétel     alapján megkapjuk     , és     az   Eredményként   a feltételből meghatározzuk az     Állandót   

    Következmény. Ha a függvény differenciálható és a tér minden pontjában érvényes a homogenitási reláció egy bizonyos értéktartományban     , akkor mindenre érvényes   

    Bizonyíték.

    Differenciáld a viszonyt a     ponthoz képest   ! 

      

    Ez azt jelenti, hogy     az Euler-reláció a pontban teljesül, és a pont tetszőlegessége miatt a pont     is     tetszőleges. Megismételve az Euler-tétel fenti bizonyítását egy homogén függvényre, azt kapjuk, hogy     a homogenitási reláció egy pontban teljesül, és tetszőleges     ponthoz     választhatunk olyan pontot, hogy a pont     egybeessen a tér bármely előre megadott pontjával. Ezért a tér minden pontjában az összefüggés bármelyikre teljesül   

    Lambda homogén függvények

    Legyen adott egy vektor     . A változók   függvényét -homogénnek   nevezzük a homogenitási sorrenddel,    ha bármelyikre     és bármelyikre     az azonosság


    A   -homogén függvények esetében átmennek a közönséges homogén függvényekbe. Néha a homogenitás sorrendje helyett a homogenitás     fokát vezetik be   , amelyet a reláció határozza meg.  

    ahol     A közönséges homogén függvényeknél a homogenitás sorrendje     és a homogenitás foka     megegyezik.


    Ha a parciális deriváltak     folytonosak a pontban , akkor -homogén függvényekre igaz az Euler - relációt általánosító és a pontban a -homogenitás   azonosságának differenciálásával kapott   reláció :

    A közönséges homogén függvényekhez hasonlóan ez az összefüggés szükséges és elégséges ahhoz, hogy a függvény   homogén függvény   legyen     egy vektorral      és egy homogenitási renddel  


    Ha   -homogén függvény vektorral    és   homogenitási sorrenddel   , akkor -homogén függvény vektorral   és homogenitási   sorrenddel is (az új paraméter -homogenitásának     azonosságára való behelyettesítéséből következik ). Emiatt a -homogén függvények figyelembevételekor elég csak az esetre szorítkozni,     különösen a normalizálást     lehet úgy megválasztani, hogy a homogenitás sorrendje     megegyezzen egy előre rögzített értékkel. Ráadásul az általánosság elvesztése nélkül feltételezhetjük, hogy   


    Változók megváltoztatásakor a   -homogén függvény     egy vektorral     és egy homogenitási renddel     átalakul egy közönséges homogén függvénysé     , amelynek homogenitása rendje   . Ebből következik, hogy az -homogén függvények általános reprezentációja vektorral     és     homogenitási sorrenddel a következő:  

    ahol a változók  valamilyen függvénye .

    Forrás: Ya. S. Bugrov, S. M. Nikolsky, Felső matematika: tankönyv egyetemeknek (3 kötetben), V.2: Differenciál- és integrálszámítás ( http://www.sernam.ru/lect_math2.php Októberi keltezésű archív másolat 1, 2012 at the Wayback Machine ), 8.8.4.

    Euler operátor

    Differenciál operátor

    néha Euler-operátornak is nevezik, a homogén függvények Euler-azonosságának analógiájára. Euler fenti homogén függvényekre vonatkozó tételéből az következik, hogy ennek az operátornak a sajátfüggvényei homogén függvények, és csak azok, és egy ilyen függvény sajátértéke a homogenitási sorrendje.

    Ennek megfelelően az Euler-operátort konstanssá alakító függvények a homogén függvények logaritmusai és csakis azok. Az Euler-operátort eltüntető függvények a zérusrendű homogén függvények, és csak ezek ( a nulladrendű homogén függvény logaritmusa maga is nullarendű homogén függvény).

    Hasonlóképpen a differenciálműködtető esetében is

    a sajátfüggvények -homogén függvények vektorral     és csak ők, a sajátérték pedig a -homogén függvény homogenitási sorrendje. Ezt a differenciális operátort a vektorral -homogén függvények   logaritmusaival konvertálják konstanssá, más függvények nem.

    Az Euler operátor további általánosítása a differenciális operátor

    amelyet az Euler operátorra redukál az at változással . Az űrlap minden differenciális operátora is Euler operátorrá lesz redukálva a változás által


    Forrás: Chi Woo, Igor Khavkine, Euler-tétel a homogén függvényekről Archiválva : 2012. augusztus 2. a Wayback Machine -nél ( PlanetMath.org )

    Korlátozottan homogén függvények

    Egy függvényt   korlátosan homogénnek nevezünk a   pozitív valós számok halmazára vonatkozó     homogenitás kitevőjével     (ezt homogenitáshalmaznak nevezzük), ha     az azonosság mindenre   és mindenre   érvényes

    A homogenitás halmaza     mindig tartalmazza az egységet. A homogenitáshalmaz     nem tartalmazhat tetszőlegesen kis folytonos szakaszt    – különben egy korlátosan homogén függvény közönséges homogén függvénynek bizonyul (lásd alább a „Néhány homogén függvényekkel kapcsolatos funkcionális egyenlet” című részt). Ezért azok a korlátosan homogén függvények érdekesek, amelyekre     és amelyekre nézve a homogenitáshalmaz     tisztán diszkrét.

    1. példa: A függvény     korlátosan homogén egy homogenitás kitevőjével     a halmazhoz,     ahol    egész számok.

    2. példa : A függvény     korlátosan homogén egy homogenitás kitevőjével     a halmazhoz,     ahol    egész számok.

    Tétel. Ahhoz, hogy egy függvény     korlátosan     homogén legyen a homogenitási renddel,     szükséges és elégséges, hogy az alakja legyen

      

    ahol    egy olyan függvény, amely periodikus egy változóban     , amelynek legalább egy periódusa független a következőtől.     Ebben az esetben a homogenitáshalmaz     olyan számokból áll,     ahol    a függvény periódusai     függetlenek   

    Bizonyíték. Az elégségességet közvetlenül igazolják, a szükségességet igazolni kell. Változtassuk meg a változókat

       ahol   

    tehát     Ha most figyelembe vesszük a függvényt     , akkor a homogenitási feltételből megkapjuk az összes elfogadható     egyenlőséget

      

    amely akkor lesz érvényes     Ha csak a halmaz     nem csak egyből áll, akkor a csere     után a függvény

      

    Periodikusnak bizonyul   egy nem nulla periódusú   változóban     bármely rögzített módon választott esetén,     mivel a fenti egyenlőség magában foglalja a kapcsolatot

      

    Nyilvánvalóan a választott fix érték   egyszerre     lesz a függvény periódusa   minden esetben 

    Következmények:

    1. Ha van a legkisebb pozitív periódus     , amely független attól,     akkor a homogenitás halmaz     olyan alakú   ,   ahol    tetszőleges egész számok vannak. (Ha    a függvény legkisebb pozitív periódusa,     akkor az összes    periódusa, így a számok     bekerülnek a homogenitási halmazba. Ha van ilyen homogenitási érték,   akkor   valami     pozitív periódusnak bizonyul,     amitől     független legyen kevesebb, mint    )
    2. Ha egy függvény    egy változóhoz képest állandó,     akkor nincs a legkisebb pozitív periódusa (bármely pozitív szám a periódusa). Ebben az esetben ez     nem függ a változótól     , és a függvény egy közönséges pozitívan homogén függvény (legalábbis). A beállított homogenitás     ebben az esetben a teljes pozitív féltengely     (legalább).
           
    3. Egzotikus esetek lehetségesek, amikor egy periodikus függvénynek     nincs a legkisebb pozitív periódusa, de ugyanakkor nem is állandó. Például a Dirichlet-függvénynek , amely racionális pontokban egyenlő 1-gyel, az irracionális pontokban pedig 0-val, tetszőleges racionális szám periódusa van. Ebben az esetben a homogenitáshalmaz     meglehetősen összetett szerkezetű lehet. Ha azonban minden egyes értékkészlet esetében     a periodikus függvénynek     legalább egy pontján   van határértéke a változóban   , akkor ennek a függvénynek vagy a legkisebb pozitív periódusa van (és az összes többi periódus a legkisebb pozitív periódus többszöröse), vagy egy állandó. a változóban   
    4. A pontban definiált korlátosan homogén függvények     alakja egy megfelelően kiválasztott függvény     periodikus a változóban  
           
       
    5. A ponttal csökkentett teljes valós tengelyen definiált korlátosan homogén függvények     alakja egy megfelelően kiválasztott függvény     periodikus a változóban     (ahol a jelölés     hangsúlyozza, hogy az   értékintervallumra és   az   értékintervallumra   általában eltérő periodikus függvények vannak kiválasztva, mindegyik definíciós tartománnyal rendelkezik , de szükségszerűen azonos időszakkal).
           
    6. A képlet     univerzális, de nem tükrözi az összes változó egyenlőségét. Lehetőség van a függvény ábrázolására     úgy,   hogy   ahol a függvény periódusa     egyenlő     a normalizációs tényezőtől     nem függ,     és a függvényt     rögzítettnek választjuk.  Egy   ilyen   jelöléssel     a   korlátosan  homogén     függvények     formát     öltenek    _     _  
           
         
    7.  Az    előző     bekezdés   periodikus függvényét     Fourier-   sorba     bontva   megkaphatjuk     a    kifejezést Ez a képlet a legáltalánosabb módja a darabonként folytonos, korlátosan homogén függvények írásának homogenitási sorrendben és homogenitási     halmazban     . Különösen, ha egy rögzített függvényt     tetszőleges homogén függvények halmazával   helyettesítünk   , ez nem ad általánosságot ehhez a képlethez, hanem csak ugyanarra a korlátosan homogén függvényre diverzifikálja az ábrázolási formát.
           
         


    Irodalomjegyzék: Konrad Schlude, Bemerkung zu beschränkt homogenen Funktionen . - Elemente der Mathematik 54 (1999).

    Információ forrása: J.Pahikkala. Korlátozottan homogén függvény Archiválva : 2012. augusztus 23. a Wayback Machine -en ( PlanetMath.org ).

    Kapcsolódó homogén függvények

    [a rész még nincs megírva]

    Forrás: I. M. Gelfand, Z. Ya. Shapiro. Homogén függvények és alkalmazásaik. Advances in Mathematical Sciences, 10. kötet (1955) 2. sz. 3, 3-70.

    Kölcsönösen homogén függvények

    [a rész még nincs megírva]

    Forrás: I. M. Gelfand, Z. Ya. Shapiro. Homogén függvények és alkalmazásaik. Advances in Mathematical Sciences, 10. kötet (1955) 2. sz. 3, 3-70.

    Néhány homogén függvényekhez kapcsolódó funkcionális egyenlet

    1. Hagyjuk

      

      az intervallum   valamely függvényéhez     Mi legyen a függvény   

    Megoldás. Megkülönböztetjük ennek a kapcsolatnak mindkét oldalát a     Kapunk alapján

      

    Különböztessük meg ugyanannak a relációnak mindkét oldalát, hogy     megkapjuk a relációkat

      

    Innen

      

    A jobb oldal csak attól függ, a     bal oldal csak attól függ   , így mindkettő egyenlő ugyanazzal az állandóval   ,   amit jelölünk.     A feltételekből és feltételekből következik     ,   hogy     Ennélfogva     egy    homogén függvény homogenitási paraméterrel.   külön vizsgálják, és nem érdekelnek.

    Jegyzet. Nem szükséges olyan feltételt használni   , általában véve, amely eredetileg nem volt megadva, és nem szükséges a függvényt   az intervallumon kívülre     kényszeríteni    . Az egyenlőségtől

      

    a homogén függvényekre vonatkozó Euler-tételből az is következik, hogy    homogenitási paraméterrel rendelkező homogén függvény,   tehát ebből különösen az következik, hogy ha a homogenitási reláció egy adott intervallumra érvényes,     akkor mindenre érvényes   


    2. Hagyjuk

      

    néhány rögzített     és tetszőleges   érték esetén   Mi legyen a függvény      

    Megoldás. Ha     ezután a problémát egy alacsonyabb dimenziójú funkcionális egyenletre redukáljuk

      

    amíg nem redukálódik az esetre     egy kézenfekvő válasszal   .. Ezért a továbbiakban csak az esetet vizsgálhatjuk   

    Változóváltást   végzünk,   ekkor     a funkcionális egyenlet is alakot ölt          

      

    Külön meg kell vizsgálnunk az     és     és     és   a   Legyen     és   az eseteket   , majd az egyenlőség és a helyettesítés mindkét részének logaritmusának felvétele után     megkapjuk a feltételt             

      

    ebből következik, hogy     a következő alakja   van:   ahol    egy olyan függvény, amely periodikus     egy periódusos   változóban   .

      

    ahol    egy olyan függvény, amely periodikus     egy periódusos változóban, és     kielégíti a szükséges funkcionális relációt   

    A féltengely     helyett helyettesítést használunk   ,   és hasonló érvelés után megkapjuk a végső választ:

    a) ha     akkor    b) ha     akkor   

    vagy röviden

      

    ahol a jelölés     hangsúlyozza, hogy a for     és for    ezek általában két különböző periodikus függvény   és   , amelyek mindegyike definíciós tartománnyal   és különböző értékekkel rendelkezik ehhez a tartományhoz, de ugyanakkor ugyanazzal a periódussal. 

    Az esetet     leegyszerűsíti, hogy a kapcsolatok láncolatából    

      

    követi az általunk már tárgyalt esetet. Tehát a függvény     így írható fel

      

    ahol    van valami periodikus függvény egy periódusos változóban     Ha     ezt a kifejezést behelyettesítjük az eredeti egyenletbe,    akkor az nem csak egy periódusos függvény,     hanem egy periódusos antiperiodikus függvény   

      

    (Nyilvánvalóan a periódusellenesség periódusos periódusosságot     jelent a ponttal   ). Ennek az ellenkezője nyilvánvaló: az antiperiodikus függvényt tartalmazó     képlet kielégíti a szükséges funkcionális egyenletet.

    A tok     további tulajdonsága, hogy a féltengelyek     és   féltengelyek   hatnak egymásra. Tekintsük az esetet   Akkor a kapcsolatok láncolatából

      

    ebből következik, hogy     a függvénynek     alakjával kell rendelkeznie

      

    ahol    egy olyan függvény, amely periodikus egy változóban     periódusos     és definíciós tartományban.     Azóta     minden pozitív pont     egy az egyhez negatív ponttal     , amelynek értéke egyenlő    . Ennek eredményeként, figyelembe véve a függvény periodicitását, a     függvény a következőképpen kerül     kiszámításra

    a) at       b) mikor      

    ahol    egy függvény periodikus     egy periódusos   változóban   Könnyen ellenőrizhető, hogy az     esetre   így definiált függvény valóban kielégíti-e   a     kívánt funkcionális egyenletet   

    Jegyzet. Ha valamelyik függvény kielégíti a megadott funkcionális egyenletet némelyik     esetén, akkor könnyen belátható, hogy ugyanazt a funkcionális egyenletet teljesíti más értékhalmazokra is     , tehát ebben az esetben     az ilyen párok halmaza     bármely nullától eltérő egész értékre vonatkozik.     ahol az egész számot úgy     választjuk meg, hogy az értéke     egy függvény legkisebb pozitív periódusa legyen.   Bevezetjük   a jelölést     úgy,     hogy megkapjuk a     korlátosan homogén függvényeknek megfelelő feltételt. A helyettesítés     a korlátosan homogén függvények ábrázolását a megszokott formába hozza.    


    3. További funkcionális egyenletek találhatók e cikk „Kapcsolódó homogén függvények” és „Kölcsönösen homogén függvények” című szakaszaiban.

    Homogén általánosított függvények

    Az általánosított függvények vagy eloszlások lineáris folytonos függvényekként definiálhatók az „elég jó” függvények terén. Homogén általánosított függvények esetén célszerű "kellően jó" függvényként    tetszőleges nagyságrendű deriváltokkal rendelkező és bármely    mértéknél gyorsabban csökkenő    függvények    ebben az esetbenbármely véges tartományba integrálható közönséges függvény a a funkcionális

    térben meghatározott     és nyilvánvalóan lineáris és folytonos. Az általánosított függvények lehetővé teszik számos elemzési kérdés leegyszerűsítését (például minden általánosított függvénynek tetszőleges sorrendű deriváltja van, Fourier-transzformációt enged meg stb.), valamint legitimálják az olyan egzotikus objektumokat, mint a   -függvény és származékai . .


    A szokásos integrálható függvények     esetében, amelyek homogének a homogenitás kitevőjével     , a könnyen ellenőrizhető azonosság érvényes

    Ezt az azonosságot tekintjük az általánosított homogén függvény definíciójának: a homogén általánosított függvény, amelynek homogenitási kitevője     (általánosságban véve komplex), egy térben meghatározott lineáris folytonos függvény     , amely kielégíti az azonosságot (**).


    A kapcsolódó homogén általánosított függvényeket hasonló módon definiáljuk. A kapcsolódó homogén általánosított     rendű   függvény   a homogenitás kitevőjével    egy lineáris folytonos függvény, amely bármelyikre     kielégíti a kapcsolatot

    ahol    van valami adjunkt homogén általánosított függvény   a  harmadrendű    homogenitás     kitevőjével   


    Példa. Az általánosított függvény    egy homogén általánosított függvény, amelynek homogenitási kitevője     van   


    A homogén általánosított függvények vizsgálata lehetővé teszi, hogy értelmes jelentést adjunk a szinguláris szingularitású integráloknak, amelyek a szokásos értelemben nem integrálhatók. Tekintsünk például egy általánosított függvényt.     Ez a függvény definiálva van,     és mint könnyen ellenőrizhető, egy homogén általánosított függvény, amelynek homogenitási kitevője   .   A tesztfüggvény fix kiválasztásával   az   érték     függvénynek tekinthető összetett változóról     , és általánosságban elmondható, hogy az adott tartományon kívül is analitikusan folytatható. Mégpedig az egyenlőség jobb és bal oldala

      

    a változóban analitikusak     és egymással azonosan egyenlőek a -ra     . Az egyenlőség jobb oldala azonban értelmes és analitikus is -ra     . Emiatt az egyenlőség jobb oldala a bal oldal analitikus folytatása -az egyenlőség oldala a     Ennek eredményeként az egyenlőség

      

    lineáris folytonos függvényt definiál, amely az előzőleg definiált függvény kiterjesztése     értékig   . A for   és for     képletek     ugyanazt az eredményt adják ugyanazokra az értékekre     , amelyeknél mindkettőnek értelme van: ez a definíció konzisztens. A     most mindenkire definiált   általánosított függvény  továbbra is homogén általánosított függvény, mivel a homogenitási reláció az analitikus folytatás mellett megmarad.

    Segítségével     meghatározhatóak az integrál     bármely komplexhez értelmes   szabályosított értékei. Ez   alól kivételek azok az egész értékek,     ahol a regularizált integrál szinguláris: a függvénynek     egy pontban     egy változó függvényében     van egy egyszerű pólusa, egy maradékot   

    Ugyanezen séma szerint analitikusan folytatható az     adjunkt homogén függvény   ,   melynek segítségével az integrálok szabályos értékeit     határozzuk meg, amelyeknek értelme van.   


    Hasonló, de összetettebb módon homogén általánosított függvényeket és a hozzájuk tartozó homogén általánosított függvényeket szerkesztjük     változók esetére. A részletek az itt idézett irodalomjegyzékben találhatók. A homogén általánosított függvények elmélete lehetővé teszi, hogy az általánosított függvények terére alkalmazva konstruktív módon megértsük azokat a közönséges függvényeket, amelyek nem integrálható szingularitásokkal rendelkeznek – az ilyen függvények integráljainak kiszámítását, Fourier-transzformációjuk megtalálását stb.


    Irodalomjegyzék: I. M. Gelfand, Z. Ya. Shapiro . Homogén függvények és alkalmazásaik. Advances in Mathematical Sciences, 10. kötet (1955) 2. sz. 3, 3-70.

    Lásd még