تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Heaviside Step Function
المؤلف:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
المصدر:
Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, 1972.
الجزء والصفحة:
...
26-9-2019
2117
The Heaviside step function is a mathematical function denoted , or sometimes
or
(Abramowitz and Stegun 1972, p. 1020), and also known as the "unit step function." The term "Heaviside step function" and its symbol can represent either a piecewise constant function or a generalized function.
When defined as a piecewise constant function, the Heaviside step function is given by
(1) |
(Abramowitz and Stegun 1972, p. 1020; Bracewell 2000, p. 61). The plot above shows this function (left figure), and how it would appear if displayed on an oscilloscope (right figure).
When defined as a generalized function, it can be defined as a function such that
![]() |
(2) |
for the derivative of a sufficiently smooth function
that decays sufficiently quickly (Kanwal 1998).
The Wolfram Language represents the Heaviside generalized function as HeavisideTheta, while using UnitStep to represent the piecewise function Piecewise[{" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/HeavisideStepFunction/Inline7.gif" style="height:15px; width:5px" />
{" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/HeavisideStepFunction/Inline8.gif" style="height:15px; width:5px" />1, x >= 0
}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/HeavisideStepFunction/Inline9.gif" style="height:15px; width:5px" />
}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/HeavisideStepFunction/Inline10.gif" style="height:15px; width:5px" />] (which, it should be noted, adopts the convention
instead of the conventional definition
).
The shorthand notation
![]() |
(3) |
is sometimes also used.
The Heaviside step function is related to the boxcar function by
![]() |
(4) |
and can be defined in terms of the sign function by
![]() |
(5) |
The derivative of the step function is given by
![]() |
(6) |
where is the delta function (Bracewell 2000, p. 97).
The Heaviside step function is related to the ramp function by
![]() |
(7) |
and to the derivative of by
![]() |
(8) |
The two are also connected through
![]() |
(9) |
where denotes convolution.
Bracewell (2000) gives many identities, some of which include the following. Letting denote the convolution,
![]() |
(10) |
![]() |
![]() |
![]() |
(11) |
![]() |
![]() |
![]() |
(12) |
![]() |
![]() |
![]() |
(13) |
![]() |
![]() |
![]() |
(14) |
In addition,
![]() |
![]() |
![]() |
(15) |
![]() |
![]() |
(16) |
The Heaviside step function can be defined by the following limits,
![]() |
![]() |
![]() |
(17) |
![]() |
![]() |
![]() |
(18) |
![]() |
![]() |
![]() |
(19) |
![]() |
![]() |
![]() |
(20) |
![]() |
![]() |
![]() |
(21) |
![]() |
![]() |
![]() |
(22) |
![]() |
![]() |
(23) |
|
![]() |
![]() |
![]() |
(24) |
![]() |
![]() |
![]() |
(25) |
![]() |
![]() |
![]() |
(26) |
![]() |
![]() |
![]() |
(27) |
where is the erfc function,
is the sine integral,
is the sinc function, and
is the one-argument triangle function. The first four of these are illustrated above for
, 0.1, and 0.01.
Of course, any monotonic function with constant unequal horizontal asymptotes is a Heaviside step function under appropriate scaling and possible reflection. The Fourier transform of the Heaviside step function is given by
![]() |
![]() |
![]() |
(28) |
![]() |
![]() |
![]() |
(29) |
where is the delta function.
REFERENCES:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, 1972.
Bracewell, R. "Heaviside's Unit Step Function, ." The Fourier Transform and Its Applications, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 61-65, 2000.
Kanwal, R. P. Generalized Functions: Theory and Technique, 2nd ed. Boston, MA: Birkhäuser, 1998.
Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Unit-Step and Related Functions." Ch. 8 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 63-69, 1987.