
归来自一化是一种简化计算的方式,即将如有量纲的表达式,经过变换,化为无量纲的表达式,成为标量。 在多种计360百科算中都经常用到这万宣快么屋凯种方法。
- 中文名 归一化
- 外文名 normalization
- 作用 使物理系统数值的绝对值变成某种相对值关系
- 类型 无量纲处理手段
定式吧觉推氧义
归一化是一种无量纲处理手段,使物理系统数值来自的绝对值变成某种相360百科对值关系。简化计算,缩小量值的有效办法。例如,滤波器中各个频率值以截止频率作归一化后,频率都是截止频率的相对值,没有了量纲。阻抗以电源内阻作归一化空肉弱后,各个阻抗都成了一种相对阻抗值,"欧姆"这个顶量系做兴述量纲也没有了。等各种运算都结束后,反归一化一切都复原了。信号处理工具箱中经常使用的是nyquist频率,它被定义为采样频率的二分之苦标一,在滤波器的阶数选择和设计中的截止频率均使用nyquist频率进行归一化处依松每思特稳具息别论理。例如对于一个采样频率为线当住活华蒸绿河回孔香1000hz的系统,400hz的归一化频率就为400/500=0.8。归一化频率范围在[0,1]之间。如果将归一化频率转换为角乎纪棉打引皮照快频率,则将归一化频率乘以2*pi;如果将归一化频率转换为hz,则将归一化频率乘以采样频率的一半。
归一条件
在量子力学里,表达粒子的量子态的波函数必须满足归一条件,也就是说,在空间内,找到粒子的概率必须等于1。这性质称为归一性。用数学公式表达,
其中,是粒子的位置,是贵求红顶亲须杂似胶针波函数。
目录
[隐藏] 1归一化导引2实例3薛定谔方程的形式不变4归一化恒定性5参考文献6参阅7重围胞外部链接 |
导引
候友 一般而言,波函来自数是一个复函数。可是,概率密度是一个实函数,空间内积分和为1,称为概率密度函数。所以,在区域内,找到粒子的概率是1。
既然粒子存在于空间,因此在空间内找到粒子概率是1。所以,积分于整个空间将得到1。
假若,从解析薛定谔方程而得厚识下你后刚到的波函数,其概率是有限的,但不等于,则可以将波函数乘以一个常数,使概率等于1。或者,假若波函数地煤象干善书计内,已经有一个任意常数,可以设定这任意常数的值,使概360百科率等于1。
举例
比如,复数阻抗可以归一化写为:Z = R + jωL 助味= R(1 + jωL/R)
注意,复数部分变成了纯数了,没有任何量纲。
快长内志学刻械双字上 另外,微波之中也就是电路分析、信号系统、电磁波传输等,有很多运算都可以如此处理,既保证了运算的便捷,又能凸现出物理量镇的本质含义。
在统计学中,归一化的具体作用是归纳统一样本的统计分布性。归一化在0-1之间是统计的概率分布,归一化在-1--+1之间是统计的坐标赵普机事命模能头石缺分布,即该函数在(-∞,+∞)的积分为1。例如概率中的密度函数就满足归一化条件。
归一化函数举例:
线性函数转换如下
y=(x-MinValue)/(MaxValue-MinValue)
说明:x、y分别为转换前、后的值,MaxValue、MinValue分别为样本的最大值和最小值。
对数函数转换如下
y=log10(x)
说明:以10为底的对数函数转换。
反正切函数转换如下
y=atan(x)*2/P于I。
形式不变
薛定谔方程为
其中,是约化普朗场叶节让克常数,是位势,是能量。
将向同各言粉云志失叶称波函数归一化为。则薛定谔方程成为
薛定谔方程的形式不变。对于归一化,薛定谔方程是个不变式,因为薛定谔方程是个线性微分方程。
一个表达粒子量子态的波函数,必须满足粒子的薛定谔方程。既然和都能够满足同样的比进朝两力初薛定谔方程,它们必定都表达同样的量子态。假若不使用归一化的波函数,则只能知道概率的相对大小;否则,使用归一化的波函数,可以知道绝对的概率。这对于量子问题的解析,会提供许多便利。
恒定性
给予一个归考衣件乡具良曲一化的波函数.随着时间的变化,波函数也会改变.假若,随着时间改变的波函数不再案住路世省养鲜价失满足归一条件,则势必要重新将波函数归一化.这样,归一常数变的相依于时间.很幸运氢推理士南愿绿坚延纸沙地,满足薛定谔方程的波函数的归一性是恒定的.设定波函数满足薛定谔方程与归一条件:
假若,归一性是恒定的,则概率不相依于时间。为了显示这一点,先计算:
展开被积函数
编排薛定谔方程,可以得到波函数随时间的偏导数:
共轭波函数随时间冷评混号吗害的偏导数为
将与代入被积函数
代入的方程:
可是,在,与都等先于 0 .所以,
概率不相依于时间。波函数的归一化是恒定的。
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