符号函数

符号函数

符號函數可以推廣到複數:對於任意

z

C

{

0

}

{\displaystyle z\in \mathbb {C} \backslash \{0\}}

sgn

z

=

z

|

z

|

{\displaystyle \operatorname {sgn} z={\frac {z}{|z|}}}

对于任何z ∈

C

{\displaystyle \mathbb {C} }

,除了z = 0以外。复数z的符号函数,是复平面上中心为原点的单位圆上距离z最近的点。那么,对于z ≠ 0,有:

sgn

z

=

exp

(

i

arg

z

)

,

{\displaystyle \operatorname {sgn} z=\exp(i\arg z)\,,}

其中arg表示辐角。

出于对称的原因,并且为了实现对实数的符号函数的适当推广,对于z = 0,也常常在复数域中定义:

sgn

0

=

sgn

(

0

+

0

i

)

=

0.

{\displaystyle \operatorname {sgn} 0=\operatorname {sgn}(0+0i)=0.}

符号函数在复数范围的另外一个推广是csgn函数,定义为:

csgn

(

z

)

=

{

1

if

(

z

)

>

0

(

(

z

)

=

0

(

z

)

>

0

)

,

1

if

(

z

)

<

0

(

(

z

)

=

0

(

z

)

<

0

)

,

0

if

(

z

)

=

(

z

)

=

0.

{\displaystyle \operatorname {csgn} (z)={\begin{cases}1&{\text{if }}\Re (z)>0\lor (\Re (z)=0\land \Im (z)>0),\\-1&{\text{if }}\Re (z)<0\lor (\Re (z)=0\land \Im (z)<0),\\0&{\text{if }}\Re (z)=\Im (z)=0.\end{cases}}}

即是在一四象限及 xy 轴正半轴為1,二三象限及 xy 轴负半轴为-1,原点為0。

对于 csgn,我们有(除了z = 0以外):

csgn

(

z

)

=

z

z

2

=

z

2

z

.

{\displaystyle \operatorname {csgn} (z)={\frac {z}{\sqrt {z^{2}}}}={\frac {\sqrt {z^{2}}}{z}}.}

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