超関数の微分
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配布物超関数は、その定義域が関数空間であるため、実数空間で定義された関数のように微分することはできません。しかし、正則超関数の場合には、対応する局所的に積分可能な関数u∈Lloc1が存在し、以下のように表されます。
Tu(ϕ)=∫u(x)ϕ(x)dx,ϕ∈D
したがって、uに対するある作用SによってSu=u′を得ることができるだろうが、u′が依然として局所的に積分可能な関数であるならば、それに対応する超関数Tu′が存在します。したがって、uに対する作用Sを、Tuに対する作用であるかのように考えるわけです。このようなアイデアを超関数全体に拡張して、超関数の微分を定義しようとしています。

以下では、u∈C∞と仮定していますが、必ずしもそうする必要はありません。u∈Cnとし、n階の導関数まで話してもかまいません。
あるスムーズ関数u∈C∞が与えられたとしましょう。テスト関数ϕはコンパクトサポートを持つので、テスト関数のサポートを含むあるコンパクトな集合K上でuが定義されていると考えても問題ありません。コンパクトな集合上でのスムーズな関数は局所的に積分可能なので、uに対応する正規超関数Tuを考えることができます。
一方、uはスムーズな関数なので微分可能であり、u′も局所的に積分可能なので、対応する正則超関数Tu′が存在します。すると、テスト関数ϕ∈Dに対して部分積分法を使って以下のように表現できます。
Tu′(ϕ)=∫u′(x)ϕ(x)dx=[u(x)ϕ(x)]−∞∞−∫u(x)ϕ′(x)dx
ここで、ϕはコンパクトサポートを持っているので、第一項は0です。したがって、次のことを得ます。
Tu′(ϕ)=−∫u(x)ϕ′(x)dx=−Tu(ϕ′)
定義
超関数Tの導関数を、以下のように定義します。
(DT)(ϕ):=−T(Dϕ)
ここで、Dは微分演算子です。マルチインデックスαについては、次のようになります。
(DαT)(ϕ):=∣−1∣∣α∣T(Dαϕ)
テスト関数の導関数もテスト関数であることから、定義域に問題はなく、その点を除けば、単に定数項∣−1∣∣α∣が乗じられたことに過ぎず、したがってDαTもまた超関数になることを知ることができます。もちろん、超関数の定義を利用して証明することができますが、必ずしもそうする必要はありません。