雷氏微積分 (Lei's Calculus)是根據雷紹武 時間量子化 原理定義的運算,包括雷氏微分 和雷氏積分 。其實就是數列求和和差分。 雷氏微積分可以在雷氏力學中時間最小單位為1s的條件下,對物體運動路程、速度、加速度等物理量進行計算,對於雷氏運動力學意義重大。
時間量子化原理
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雷氏力學中的時間量子化原理(quantization principle of the time) 指出,物體的運動速度(運動狀態)只能以秒為最小時間單位發生變化,在每秒內不發生改變。因此,在雷氏力學中,凡是與運動狀態有關的函數,其在每秒內的函數值是一個定值。考察這類函數的變化與累積效應,管科的微積分將不再適用,需要藉助雷氏微積分作為工具。
雷氏導數
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雷氏導數考察某⼀物理量f(t)隨時間t的變化。考慮到時間量子化原理,將向後差分kf(t)-kf(t-1)稱為f(t)的雷氏導函數,將f(t)稱為kf(t)-kf(t-1)的雷氏原函數。即
K
t
[
f
(
t
)
]
=
d
e
f
k
f
(
t
)
−
k
f
(
t
−
1
)
{\displaystyle \mathbb {K} _{t}[f(t)]{\overset {\underset {\mathrm {def} }{}}{=}}kf(t)-kf(t-1)}
將Kt [f(t)]稱為雷氏求導符號。其中t為積分變量。
由f(t)的定義域可知,Kt [f(t)]的定義域,等於f(t)的定義域去掉其中最小的元素。 例如,設s(t),t-0,1,2…再設v(t)=Kt [s(t)],則v(0)是未定義的。當然,根據實際情況說不準原理 可以補充v(0)的定義。 特別地,可以求雷氏導函數某⼀點t* 的函數值。這⽤Kt [f(t)]t* 表示。
雷氏積分
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雷氏積分考察某⼀物理量f(t),t-0,1,2…對於時間的累積效應。考慮到時間量子化原理,將其⼀秒⼀秒地疊加,即雷氏定積分
∑
t
=
t
i
t
f
f
(
t
)
k
−
1
{\displaystyle \sum _{t=t_{i}}^{t_{f}}f(t)k^{-1}}
式中,ti 為我們所考察過程的起始時間,tf 為終止時間,kt-1 表示時間單位秒。
定義
1
K
t
[
f
(
t
)
]
t
i
t
f
=
d
e
f
∑
t
=
t
i
t
f
f
(
t
)
k
−
1
{\displaystyle {\frac {1}{\mathbb {K} _{t}}}[f(t)]_{t_{i}}^{t_{f}}{\overset {\underset {\mathrm {def} }{}}{=}}\sum _{t=t_{i}}^{t_{f}}f(t)k^{-1}}
將
1
K
t
[
f
(
t
)
]
t
i
t
f
{\displaystyle {\frac {1}{\mathbb {K} _{t}}}[f(t)]_{t_{i}}^{t_{f}}}
稱為雷氏定積分符號。其中t為積分變量,ti 為積分下限,tf 為積分上限。
容易知道,雷氏定積分和雷氏求導為互逆運算。我們有以下雷氏微積分基本定理 (又稱雷紹武-石安迪公式 ):
1
K
t
[
K
t
f
(
t
)
]
t
i
+
1
t
f
=
f
(
t
f
)
−
f
(
t
i
)
{\displaystyle {\frac {1}{\mathbb {K} _{t}}}[\mathbb {K} _{t}f(t)]_{t_{i}+1}^{t_{f}}=f(t_{f})-f(t_{i})}
設
κ
(
t
)
=
K
t
[
f
(
t
)
]
{\displaystyle \kappa (t)=\mathbb {K} _{t}[f(t)]}
。改變ti 和tf 的值將導致有很多這樣的f(t),即
κ
(
t
)
{\displaystyle \kappa (t)}
的原函數。我們把這些原函數構成的f(t)集合稱為
κ
(
t
)
{\displaystyle \kappa (t)}
的雷氏不定積分 ,⽤不帶上下限的雷氏積分符號表示。即
1
K
t
[
κ
(
t
)
]
=
f
(
t
)
+
C
{\displaystyle {\frac {1}{\mathbb {K} _{t}}}[\kappa (t)]=f(t)+C}
其中C為任意常數。
參考資料
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