Was sind die Einheiten oder Dimensionen der Dirac-Delta-Funktion?

In drei Dimensionen die Dirac-Delta-Funktion δ 3 ( r ) = δ ( x ) δ ( j ) δ ( z ) ist durch das Volumenintegral definiert:

alle platz δ 3 ( r ) d v = δ ( x ) δ ( j ) δ ( z ) d x d j d z = 1

wo

δ ( x ) = 0  wenn  x 0

und

δ ( x ) =  wenn  x = 0

und ähnlich für δ ( j ) und δ ( z ) .

Bedeutet dies das δ 3 ( r ) hat Dimensionen des reziproken Volumens?

In einem Lehrbuch, das ich gerade lese, heißt es beispielsweise:

Für eine Sammlung von N Punktladungen können wir eine Ladungsdichte definieren

ρ ( r ) = ich = 1 N q ich δ ( r r ich )

wo r ich und q ich sind die Position und Ladung des Teilchens ich , beziehungsweise.

Normalerweise würde ich mir die Ladungsdichte als Ladungseinheiten pro Volumen in drei Dimensionen vorstellen: ( Volumen ) 1 . Zum Beispiel würde ich denken, dass Einheiten von C m 3 könnten mögliche SI-Einheiten der Ladungsdichte sein. Wenn meine Vermutung stimmt, dann δ 3 ( r ) muss Einheiten von haben ( Volumen ) 1 , wie m 3 zum Beispiel. Ist das richtig?

Solange Sie nach Details über die fragen δ -Funktion fühle ich mich verpflichtet, darauf hinzuweisen, dass es bei Sprichworten allerlei Vorbehalte gibt δ ( 0 ) = . Während dies der physikalischen Intuition helfen mag, würde die mathematisch natürlichste Interpretation dieser Gleichung das Integral immer noch auf Null belassen, da (Lebesgue-) Integrale niemals vom Wert eines einzelnen Punktes abhängen. Wahrscheinlich ist es am besten, es sich einfach als Objekt mit den entsprechenden Integrationseigenschaften vorzustellen.
Nach dieser Diskussion - was sind die Dimensionen der Heaviside "Step"-Funktion?
@Udi Behar für Heaviside-Schritte siehe physical.stackexchange.com/q/274380/45664

Antworten (2)

Ja. Das Dirac-Delta hat immer die inverse Dimension seines Arguments. Sie können dies aus seiner Definition, Ihrer ersten Gleichung, ablesen. Also in einer Dimension δ ( x ) hat Dimensionen umgekehrter Länge in drei räumlichen Dimensionen δ ( 3 ) ( x ) (manchmal einfach geschrieben δ ( x ) ) hat die Dimension des inversen Volumens und in n Dimensionen des Impulses δ ( n ) ( p ) hat Dimensionen des umgekehrten Impulses zur Potenz von n .

Lassen x dimensionslos sein und die Eigenschaft verwenden δ ( a x ) = 1 | a | δ ( x ) wir sehen, dass die Dimension eines Dirac-Deltas tatsächlich die Dimension der Umkehrung seines Arguments ist.

Ein wiederkehrendes Beispiel ist z δ ( p ' p ) wo p bezeichnet Impuls, dieses Delta hat die Dimension der inversen Masse in natürlichen Einheiten.