X

    

image Strona poczÂątkowa       image Ecma 262       image balladyna_2       image chili600       image Zenczak 2       image Hobbit       

Podstrony

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Let f*(x) a" ((i� f^(� ))� or (f*)^(� ) = i� f^(� ). Then f* " L2(R), and
" " " "
�� �� = �� ��
dx�� �� dx�� ��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" � 2lf^(� )l2d� �� �� +" x2lf(x)l2 �� �� +" l(i� )f^(� )l2d� ��
�� �� �� �� �� �� �� ��
 "  "  "  "
" "
��
= �� dx�� ��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" l(f*)^(� )l2d� ��
�� �� �� ��
 "  "
" "
��
= 2� dx�� �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" lf*(x)l2 �� (by Parseval s identity).
�� �� �� ��
 "  "
Since
" "
2 2
��
1
* *
�� x (x) f(x) + f*(x) f(x) �� = �� x Re (x) f(x) ��
(f )dx�� �� (f )dx��
+" 2 +"
�� �� �� ��
 "  "
" "
2 2
�� �� �� ��
= �� Re x f(x) f*(x) dx �� d" �� x f(x) f*(x) dx ��
+" +"
�� �� �� ��
 "  "
" "
d" �� dx�� �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" lf*(x)l2 ��
�� �� �� ��
 "  "
(by the Cauchy-Schwartz inequality).
We will show that
" "
 x (x) f(x) + f*(x) f(x) dx
(f )dx =
+" * +" lf(x)l2
 "  "
from which the result follows, for then
" " " "
�� �� = 2� ��
dx�� �� dx�� �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" � 2lf^(� )l2d� �� �� +" x2lf(x)l2 �� �� +" lf*(x)l2 ��
�� �� �� �� �� �� �� ��
 "  "  "  "
"
2
��
1
*
e" 2� �� x (x) f(x) + f*(x) f(x) ��
(f )dx��
+" 2
�� ��
 "
18.�Heisenberg�s�Inequality.
61
" "
�� ��2 � �� "
�� 1 ��
= � �� dx�� dx��
��
2 +" lf(x)l2 �� = 2 +" lf(x)l2 �� �� +" lf^(� )l2d� ��
2�
�� �� �� �� ��
 "  "  "
" "
1 �� �� �� .
= dx��
��
4 +" lf(x)l2 �� �� +" lf^(� )l2d� ��
�� �� �� ��
 "  "
To complete the proof, we assume that f is continuous and piecewise smooth, This
assumption can be removed since functions in L1(R) are the uniform limit of such
functions.
Then from the property of Fourier transforms,
f*(x) = f'(x)
wherever the derivative exists. Then for any interval [a, b] ,
b
d
b lf(b)l2  a lf(a)l2 =
+" dx (x lf(x)l2)dx
a
b
=
(x f '(x) f(x) + x f(x) f '(x) + lf(x)l2 )dx
+"
a
b b
= x (x) f(x) + f*(x) f(x) dx
(f )dx +
+" * +" lf(x)l2
a a
The assumption f " L2(R) implies that b lf(b)l2 �! 0 as b �! " and a lf(a)l2 �! 0 as a �!  "
since otherwise lf(x)l > c lxl 1/2 as lxl �! " , which is not integrable. Taking the limit as
b �! " and a �!  " ,
" "
0 = x (x) f(x) + f*(x) f(x) dx
(f )dx +
+" * +" lf(x)l2
 "  "
as required.
As for the case of equality in Heisenberg s inequality, this holds if and only if f(x) f*(x) is
real and f*(x) = K x f(x) for some complex constant K. That is,
f(x) f*(x) = f(x) K x f(x) = x lf(x)l2 K is real.
Therefore K is real.
The differential equation
f'(x) = f (x) = K x f(x)
has solutions of the form
Kx2

2
f(x) = c e , c any real constant,
18.�Heisenberg�s�Inequality.
62
Kx2

2
and f(x) = c e " L2(R) if and only if K > 0. Therefore equality holds in Heisenberg s
2
inequality only if f(x) = c e  kx for constants c " R and k > 0.
Kx2

2
Conversely, let f(x) = e for constant K > 0. Then
" " " "
�� �� = 2� ��
dx�� �� dx�� �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" � 2lf^(� )l2d� �� �� +" x2lf(x)l2 �� �� +" lf*(x)l2 ��
�� �� �� �� �� �� �� ��
 "  "  "  "
" "
��
= 2� dx�� �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 �� �� +" lK x f(x)l2 ��
�� �� �� ��
 "  "
"
2
= 2� K2 �� dx��
��
+" x2lf(x)l2 ��
�� ��
 "
"
 Kx2 2
= 2� K2 ��
�� ��
+" x2e dx��
�� ��
 "
"
2
�� ��
x
 Kx2
( 2Kxe
)
= 2� K2 �� dx��
+" ��  2K��
�� ��
�� ��
 "
"
2
�� ��
x
 Kx2
( 2Kxe
)
= 2� K2 �� dx��
+" ��  2K��
�� ��
�� ��
 "
"
2
��
x d  Kx2
( )��
= 2� K2 �� dx��
+" ��  2K�� dx e
�� ��
�� ��
 "
"
2 2
�� ��
1
= 2� K2 �� dx��
+" �� 2K�� e  Kx �� (integration by parts)
�� ��
��
 "
"
� ��  Kx2 2
��
= 2 ��
+" e dx��
�� ��
 "
"
� ��  t2 2 2
�� �
= ��
2K +" e dt�� = 2K .
�� ��
 "
Whereas,
" " " "
1 �� �� = 1 �� ��
dx�� �� dx�� 2� dx��
��
4 +" lf(x)l2 �� �� +" lf^(� )l2d� �� 4 +" lf(x)l2 �� �� +" lf(x)l2 ��
�� �� �� �� ����  " �� �� ��
 "  "  "
"
2
�
= �� dx��
��
2 +" lf(x)l2 ��
�� ��
 "
18.�Heisenberg�s�Inequality.
63
"
� ��  Kx2 2
��
= 2 ��
+" e dx��
�� ��
 "
and equality holds.
The case of a `" 0, � `" 0, follows by observing that F(x) = e  i� x f(x + a) satisfies the same
hypotheses as f(x) and " f = " F and " f^= " F^ for any a `" 0, � `" 0.
a 0 � 0
As a consequence of the inequality f f^ 1
(" )(" � )e" , we see that it is impossible for
a 4
both " f and " f^ to be simultaneously small. That is, if one of " f or " f^ is very small
a � a �
then the other must be large. [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • kskarol.keep.pl

  • Drogi uĹźytkowniku!

    W trosce o komfort korzystania z naszego serwisu chcemy dostarczać Ci coraz lepsze usługi. By móc to robić prosimy, abyś wyraził zgodę na dopasowanie treści marketingowych do Twoich zachowań w serwisie. Zgoda ta pozwoli nam częściowo finansować rozwój świadczonych usług.

    Pamiętaj, że dbamy o Twoją prywatność. Nie zwiększamy zakresu naszych uprawnień bez Twojej zgody. Zadbamy również o bezpieczeństwo Twoich danych. Wyrażoną zgodę możesz cofnąć w każdej chwili.

     Tak, zgadzam się na nadanie mi "cookie" i korzystanie z danych przez Administratora Serwisu i jego partnerĂłw w celu dopasowania treści do moich potrzeb. Przeczytałem(am) Politykę prywatności. Rozumiem ją i akceptuję.

     Tak, zgadzam się na przetwarzanie moich danych osobowych przez Administratora Serwisu i jego partnerĂłw w celu personalizowania wyświetlanych mi reklam i dostosowania do mnie prezentowanych treści marketingowych. Przeczytałem(am) Politykę prywatności. Rozumiem ją i akceptuję.

    Wyrażenie powyższych zgód jest dobrowolne i możesz je w dowolnym momencie wycofać poprzez opcję: "Twoje zgody", dostępnej w prawym, dolnym rogu strony lub poprzez usunięcie "cookies" w swojej przeglądarce dla powyżej strony, z tym, że wycofanie zgody nie będzie miało wpływu na zgodność z prawem przetwarzania na podstawie zgody, przed jej wycofaniem.