test: 通过了正交基函数的生成和归一化以及正交性验证

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### 1. 正交归一化条件
首先给出了一组基函数 \(\phi_m(s)\),要求它们满足正交归一化条件:
\[
\langle \phi_m(s), \phi_n(s) \rangle = \delta_{mn} \tag{27}
\]
其中 \(\delta_{mn}\) 是克罗内克δ,表示当 \(m = n\) 时为1否则为0。
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### 2. 内积定义
内积被定义为:
\[
\langle \phi_m(s), \phi_n(s) \rangle = \frac{1}{2\pi i} \int_{i\mathbb{R}} \phi_m(s) \phi_n^*(s) ds \tag{28}
\]
这里积分是在虚轴上,\(\phi_n^*(s)\) 表示复共轭。
---
### 3. 构造第一个基函数 \(\phi_1(s)\)
首先考虑第一个基函数的归一化:
\[
\langle \phi_1(s), \phi_1(s) \rangle
= \frac{1}{2\pi i} \int_{i\mathbb{R}} \left| \gamma_1 \right|^2 \frac{1}{(s+a_1)(-s+a_1^*)} ds \tag{29, 30}
\]
经过计算,归一化条件变为:
\[
= \frac{|\gamma_1|^2}{a_1 + a_1^*} \tag{31}
\]
要使其归一化,设 \(Q_1(s) = \gamma_1\),则 \(\gamma_1\) 必须满足:
\[
\gamma_1 = \kappa_1 \sqrt{2 \Re(a_1)}
\]
其中 \(\kappa_1\) 是任意单位模复数即模为1的复数最后得到
\[
\phi_1(s) = \kappa_1 \sqrt{2\Re(a_1)} \frac{1}{s + a_1} \tag{32}
\]
---
### 4. 构造第二个基函数 \(\phi_2(s)\)
第二个基函数需要与第一个正交:
\[
\langle \phi_1(s), \phi_2(s) \rangle = \frac{1}{2\pi i} \int_{i\mathbb{R}} \phi_1(s) \phi_2^*(s) ds = 0 \tag{33}
\]
推导得 \(\phi_2^*(s)\) 在 \(s = -a_1\) 时为零,因此:
\[
Q_2(s) = \gamma_2 (s - a_1^*)
\]
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### 5. 第二个函数的归一化
通过归一化条件确定 \(\gamma_2\)
\[
\langle \phi_2(s), \phi_2(s) \rangle = \frac{1}{2\pi i} \int_{i\mathbb{R}} \frac{|\gamma_2|^2}{(s + a_2)(-s + a_2^*)} ds = \frac{|\gamma_2|^2}{a_2 + a_2^*} \tag{34, 35}
\]
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## 总结
这张图的内容是关于如何通过积分定义的内积,构造一组在虚轴正交归一化的基函数。具体步骤包括:
1. 给出正交归一化条件和内积定义。
2. 构造第一个基函数并归一化。
3. 构造第二个基函数,要求其与第一个正交,并归一化。
这些步骤可用于生成一组满足特定正交归一化条件的函数,常见于信号处理、系统理论或数学物理领域的谱基函数构造。