特異関数のフーリエ積分
私が、ある数学論文を書いて論文誌に投稿して、何年もずっと拒絶されてきたことは、その都度ブログに書かせてもらいました。昨年度末に、偶然にも、また運良くも、 Springer Nature 社の発行する論文誌、 Journal of Fourier Analysis and Application で受け付けてもらい、今、審査中です。そこで、編集長 ( ウイーン大学数学科教授 ) が直々に担当してくれています。そして、私的にメールをやり取りしています。本当は異例です。先方から申し出がありました。実は、彼が準備していた論文が、私のものと趣旨がかなり同じだったのです。その原稿を私に送ってきたのです。ただし、論文形式は、数学会の体裁に従ったもので、私が読み解くのは、大変難しいものです。私は、彼の論文を理解するために、私の論文で扱っている特異関数を例にとって、彼の方法でのフーリエ変換を行ってくれと頼んでいました。彼の方法では、答えが出せないことは、私は予想していました。そして予想通りの返事でした。 その関数とは、 f ( x ) =1/ x n ( n =1,2,3…) です。この関数は、 x = 0 で無限大になるので、 x = 0 での微分や x = 0 を含む区間の積分はできません。しかし、 x = 0 となるのは、 1 点だけです。それで、この特異な点を除いても、この式を物理学や工学に応用するときには、別段問題が無いことがあります。ただし、 x = 0 の点を避けるために周りの x ≠ 0 となるたくさんの x の関数の値まで無視することは許されません。 したがって、数学では極限の概念を使います。積分する際に、原点を避けて、 2 つの区間で積分し、その後、積分範囲を原点に極限移行するものです。これは、広義積分 (improper integral: 非正規積分と訳した方が良い ) と呼ばれるものです。 その例として、積分範囲を 0 点の周りに対称に取る方法は、コーシー( Cauchy )の主値積分と呼ばれています。 n =1 に対しては、この方法で、フーリエ積分(変換)の答えが求まっています。ところが、 n が 2 以上になると、うまくいきません。 これを解...