Теорема Ричардса - Википедия - Richards theorem
Теорема Ричардса математический результат из-за Пол I. Ричардс в 1947 году. Теорема утверждает, что для,
если это положительно-действительная функция (PRF) тогда является PRF для всех реальных положительных значений .[1]
Теорема имеет приложения в электротехнике. сетевой синтез.
Доказательство
куда это PRF, - положительная действительная постоянная, а это комплексная частота переменная, может быть записана как,
куда,
С PRF тогда
тоже PRF. В нули этой функции являются полюса из . Так как PRF не может иметь нулей в правой половине s-самолет, тогда не может быть полюсов в правой половине s-плоскость и, следовательно, аналитична в правой половине s-самолет.
Позволять
Тогда величина дан кем-то,
Поскольку условие PRF требует, чтобы для всех тогда для всех . Максимальная величина происходит на ось, потому что аналитичен в правой половине s-самолет. Таким образом за .
Позволять , то реальная часть дан кем-то,
Потому что за тогда за и следовательно должен быть PRF.[2]
Теорема Ричардса также может быть получена из Лемма Шварца.[3]
Использует
Теорема была введена Пол I. Ричардс в рамках его исследования свойств PRF. Период, термин PRF был придуман Отто Брун который доказал, что собственность PRF была необходимо и достаточно условие реализации функции как пассивной электрической сети, важный результат в сетевой синтез.[4] Ричардс привел теорему в своей статье 1947 года в сокращенной форме:[5]
то есть частный случай, когда
Теорема (в более общем виде возможность принимать любую ценность) легли в основу сетевой синтез техника, представленная Рауль Ботт и Ричард Даффин в 1949 г.[6] В синтезе Ботта-Даффина представляет электрическую сеть, которая будет синтезирована, и другая (неизвестная) сеть, включенная в нее ( безразмерный, но имеет единицы импеданса и имеет единицы допуска). Изготовление предмет дает
С просто положительное действительное число, можно синтезировать как новую сеть, пропорциональную параллельно с конденсатором все последовательно с сетью, пропорциональной обратной величине параллельно с индуктором. Подходящим выбором для стоимости , резонансный контур можно извлечь из оставив функцию на два градуса ниже, чем . Затем весь процесс можно итеративно применять к пока степень функции не снизится до чего-то, что можно реализовать напрямую.[7]
Преимущество синтеза Ботта-Даффина состоит в том, что, в отличие от других методов, он способен синтезировать любой PRF. Другие методы имеют ограничения, например, возможность работать только с двумя типами элемент в любой единой сети. Его главный недостаток в том, что он не приводит к минимальному количеству элементов в сети. Количество элементов экспоненциально растет с каждой итерацией. После первой итерации есть два и связанных элементов, после второго есть четыре и так далее.[8]
Хаббард отмечает, что Ботт и Даффин, похоже, не знали отношения теоремы Ричардса к лемме Шварца, и предлагает это как свое собственное открытие:[9] но Ричардс, конечно, использовал его в своем доказательстве теоремы.[10]
Рекомендации
Библиография
- Ботт, Рауль; Даффин, Ричард, «Синтез импеданса без использования трансформаторов», Журнал прикладной физики, т. 20, вып. 8, стр. 816, август 1949 г.
- Кауэр, Эмиль; Матис, Вольфганг; Паули, Райнер, «Жизнь и творчество Вильгельма Кауэра (1900-1945)», Материалы четырнадцатого международного симпозиума по математической теории сетей и систем (MTNS2000), Перпиньян, июнь 2000 г.
- Хаббард, Джон Х. "Синтез электрических цепей Ботта-Даффина", стр. 33–40 в, Котюга, П. Роберт (ред), Праздник математического наследия Рауля Ботта, Американское математическое общество, 2010 г. ISBN 9780821883815.
- Хьюз, Тимоти Х .; Морелли, Алессандро; Смит, Малькольм С., «Синтез электрических сетей: обзор последних работ», стр. 281–293 в, Tempo, R .; Юркович, С .; Мисра, П. (ред.), Новые приложения теории управления и систем, Springer, 2018 ISBN 9783319670676.
- Ричардс, Пол I., «Особый класс функций с положительной действительной частью в полуплоскости», Математический журнал герцога, т. 14, вып. 3, 777–786, 1947.
- Крыло, Омар, Классическая теория цепей, Springer, 2008 г. ISBN 0387097406.