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Fonction rectangulaire

Fonction rectangulaire avec T = 1 { extstyle T=1} La fonction rectangulaire (également connue sous le nom de fonction rectangle , fonction rect , fonction Pi , fonction Pi de He...

Fonction rectangulaire avec

La fonction rectangulaire (également connue sous le nom de fonction rectangle , fonction rect , fonction Pi , fonction Pi de Heaviside , fonction porte , impulsion unitaire ou fonction boîte normalisée ) est définie comme

\\frac{T}{2} \\\\ \\frac{1}{2}, & \ ext{if } |t| = \\frac{T}{2} \\\\ 1, & \ ext{if } |t| < \\frac{T}{2}. \\end{array}\ ight." {\frac {T}{2}}\\{\frac {1}{2}},&{ ext{if }}|t|={\frac {T}{2}}\\1,&{ ext{if }}|t|<{\frac {T}{2}}.\end{array}} ight. droit(tT)=Π(tT)={0,si |t|>T212,si |t|=T21,si |t|<T2.{\displaystyle \operatorname {rect} \left({\frac {t}{T}} ight)=\Pi \left({\frac {t}{T}} ight)=\left\{{\begin{array}{rl}0,&{ ext{si }}|t|>{\frac {T}{2}}\\{\frac {1}{2}},&{ ext{si }}|t|={\frac {T}{2}}\\1,&{ ext{si }}|t|<{\frac {T}{2}}.\end{array}} ight.}{\frac {T}{2}}\\{\frac {1}{2}},&{ ext{si }}|t|={\frac {T}{2}}\\1,&{ ext{si }}|t|<{\frac {T}{2}}.\end{array}} ight.

Les définitions alternatives de la fonction définissent comme étant 0, 1, ou indéfinie. L'aire sous la courbe ne change pas pour les différentes définitions des fonctions en .

La fonction rectangulaire peut servir de base à une onde rectangulaire .

Woodward dans « Probability and Information Theory, with Applications to Radar » comme un opérateur de découpe idéal , ainsi que la fonction sinc comme un opérateur d'interpolation idéal , et leurs opérations de contre-échantillonnage qui sont respectivement l'échantillonnage ( opérateur de peigne ) et la réplication ( opérateur de réplication ).

Relation avec la fonction du wagon

La fonction rectangulaire est un cas particulier de la fonction boîte plus générale :

où est la fonction de Heaviside ; la fonction est centrée en et a une durée , de à

Transformée de Fourier de la fonction rectangulaire

Graphique de la fonction normalisée (c.-à-d. ) avec ses composantes de fréquence spectrale.

Les transformées de Fourier unitaires de la fonction rectangulaire sont en utilisant la fréquence ordinaire fonction sinc et en utilisant la fréquence angulaire , où est la forme non normalisée de la fonction sinc .

Pour , sa transformée de Fourier est

Autoconvolution de la fonction rectangulaire

La fonction rectangulaire unitaire (dans laquelle ) ainsi que les splines définies par morceaux qui résultent de convolutions successives de la fonction rectangulaire avec elle-même.

L' autoconvolution de la fonction rectangulaire discontinue donne la fonction triangulaire , une spline définie par morceaux qui est continue, mais non continûment différentiable . Les convolutions successives de la fonction rectangulaire produisent des impulsions définies par morceaux avec des maxima plus faibles, plus larges et plus lisses, « plus lisses » signifiant que les dérivées d'ordre supérieur sont continues.

La convolution de la fonction rectangulaire discontinue avec elle-même donne la fonction triangulaire, qui est une fonction continue :

L'autoconvolution de la fonction rectangulaire appliquée deux fois donne une spline parabolique continue et différentiablement continue :

L'autoconvolution de la fonction rectangulaire appliquée trois fois donne une spline cubique continue et différentiablement continue du second ordre :

L'autoconvolution de la fonction rectangulaire appliquée quatre fois donne une spline continue, et une spline d'ordre 4 différentiablement continue du troisième ordre :

Puisque la transformée de Fourier de la fonction rectangulaire est la fonction Sinc , le théorème de convolution implique que la transformée de Fourier des impulsions résultant de convolutions successives de la fonction rectangulaire avec elle-même est simplement la fonction Sinc à l'ordre du nombre de fois où la fonction de convolution a été appliquée + 1 (c'est-à-dire que la transformée de Fourier de la fonction triangulaire est Sinc 2 , la transformée de Fourier de la spline parabolique résultant de deux convolutions successives de la fonction rectangulaire avec elle-même est Sinc 3 , etc.)

Utilisation en probabilité

fonction de densité de probabilité , il s'agit d'un cas particulier de la distribution uniforme continue. La fonction caractéristique est

Approximation rationnelle

La fonction impulsionnelle peut également être exprimée comme la limite d'une fonction rationnelle :

Fonction delta de Dirac

La fonction rectangle peut être utilisée pour représenter la fonction delta de Dirac . Plus précisément, pour une fonction , sa moyenne sur la largeur autour de 0 dans le domaine de la fonction est calculée comme suit :