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什麼是高斯函式

高斯函式,也稱為Gaussian函式,是一種在多個科學領域中廣泛套用的數學函式。其具體介紹如下:

定義。高斯函式的形式通常表示為,其中a、b和c是實數常數,且a>0。在這個表達式中,c^2=2的高斯函式是傅立葉變換的特徵函式,這意味著其傅立葉變換是原函式的標量倍。

特性。高斯函式具有鐘形曲線的特徵形狀,其中a決定曲線的高度,b決定曲線的水平位移(即尖峰中心的坐標),而c(標準差)決定曲線的寬度。由於其這些特性,高斯函式在統計學和機率論中作為常態分配的密度函式出現,在信號處理中用於定義高斯濾波器,在圖像處理中用於實現高斯模糊,以及在物理學中用於描述量子諧振子的基態波函式等。

套用。高斯函式在自然科學、社會科學、數學、工程學等多個領域都有廣泛套用。例如,在統計學和機率論中,高斯函式描述常態分配;在信號處理和圖像處理中,用於濾波和模糊處理;在物理學和量子化學中,用於描述自然現象和分子軌道等。

此外,高斯函式的一階和二階導數也用於高通濾波,如Canny運算元和LOG運算元。高斯函式還出現在量子場論中,與真空態相關,並在光學和微波系統中用於描述高斯波束。