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積分変換実体ストア

積分変換は, の形の積分によって,関数 を他の関数 にマップする数学操作である. は核として知られている.積分変換は,信号処理,医用画像,確率論を含む多くの分野で非常に重要である.ここでは,多くの重要な変換を含む実体ストアの構築について説明する.

実体ストアは,EntityStoreデータ構造にある積分変換の最も重要な特性を記録することで,手作業でコード化することができる.

In[1]:=
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EntityStore[<| "Types" -> <| "IntegralTransform" -> <| "Entities" -> <| "ExponentialFourierTransform" -> <| "Label" -> "exponential Fourier transform", "StandardName" -> "ExponentialFourierTransform", "StandardNotation" -> Hold[f[t]], "Definition" -> Inactive[FourierTransform][f[t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) Inactive[Integrate][ E^(I t z) f[t], {t, -\[Infinity], \[Infinity]}]/Sqrt[ 2 \[Pi]], "GeneralProperties" -> <| "Linearity" -> {Inactive[FourierTransform][ a f[t] + b g[t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) a Inactive[FourierTransform][f[t], t, z] + b Inactive[FourierTransform][g[t], t, z], Inactive[FourierTransform][f[t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) Inactive[FourierTransform][f[-t] UnitStep[t], t, -z] + Inactive[FourierTransform][f[t] UnitStep[t], t, z]}, "Reflection" -> {Inactive[FourierTransform][f[-t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) Inactive[FourierTransform][f[t], t, -z]}, "Dilation" -> {ConditionalExpression[ Inactive[FourierTransform][f[a t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) Inactive[FourierTransform][f[t], t, z/a]/Abs[a], a \!\(\* TagBox["\[Element]", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"\[Element]"]\) Reals && a \!\(\* TagBox["!=", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"!="]\) 0]}, "Shifting or translation" -> {ConditionalExpression[ Inactive[FourierTransform][f[-a + t], t, z] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) E^(I a z) Inactive[FourierTransform][f[t], t, z], a \!\(\* TagBox["\[Element]", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"\[Element]"]\) Reals]}|>|>|>|>|>|>]
Out[1]=

次のCloudObjectから,より完全なバージョンを取り出すことができる.

In[2]:=
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itstore = CloudGet[CloudObject[ "https://www.wolframcloud.com/objects/c21b356b-607a-406c-af91-\ 5088f435fe99"]]
Out[2]=

このセッションのためにストアを登録する.

In[3]:=
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PrependTo[$EntityStores, itstore];

ストアの実体を見る.

In[4]:=
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EntityValue["IntegralTransform", "Entities"]
Out[4]=

新たな変換を加える.

In[5]:=
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Entity["IntegralTransform", "HilbertTransform"]["Label"] = "Hilbert transform"; Entity["IntegralTransform", "HilbertTransform"]["Definition"] = Inactive[HilbertTransform][f[t], t, x] \!\(\* TagBox["==", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"=="]\) 1/\[Pi] Inactive[Integrate][f[t]/( t - x), {t, -\[Infinity], \[Infinity]}, PrincipalValue -> True, Assumptions -> x \!\(\* TagBox["\[Element]", "InactiveToken", BaseStyle->"Inactive", SyntaxForm->"\[Element]"]\) Reals];

積分変換のために現在使用可能な特性を返す.

In[6]:=
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EntityValue["IntegralTransform", "Properties"]
Out[6]=

指数フーリエ(Fourier)変換とメリン(Mellin)変換の定義を取り出す.

In[7]:=
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EntityValue[ Entity["IntegralTransform", "LaplaceTransform"], "Definition"]
Out[7]=
In[8]:=
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EntityValue[ Entity["IntegralTransform", "MellinTransform"], "Definition"]
Out[8]=

対応する組込み関数が返した結果の式と比較する.

In[9]:=
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Activate[EntityValue[Entity["IntegralTransform", "LaplaceTransform"], "Definition"][[2]] /. f :> Function[t, ArcTan[t]]]
Out[9]=
In[10]:=
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LaplaceTransform[ArcTan[t], t, z]
Out[10]=

Z変換のたたみ込み特性を表示する.

In[11]:=
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Entity["IntegralTransform", "ZTransform"][ "GeneralProperties"]["Convolution"]
Out[11]=

指数フーリエ変換とメリン変換の現在保存されている特性を比較する.

完全なWolfram言語入力を表示する
In[12]:=
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format[l_] := If[MatchQ[l, _Missing], "\[LongDash]", Activate[HoldForm @@ ({Column[l]} /. HoldPattern[ConditionalExpression[a_, b_]] :> Row[{a, Style[ " for ", Gray], b}])]]
In[13]:=
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mt = Entity["IntegralTransform", "MellinTransform"][ "GeneralProperties"]; eft = Entity["IntegralTransform", "ExponentialFourierTransform"][ "GeneralProperties"];
In[14]:=
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Grid[Take[ Flatten[{{Style[#, Bold], Style[#, Bold]}, {format@mt[#], format@eft[#]}} & /@ DeleteDuplicates[Join[Keys[mt], Keys[eft]]], 1], 10], Dividers -> All, Background -> {None, {{LightBlue, White}}}] // TraditionalForm
Out[14]//TraditionalForm=

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