高斯函数

可以描述正态分布概率密度的一种特殊函数
高斯函数(英文:Gauss function)是一类特殊函数。一般地,形式如f(x)=Ae-ax^2的函数,称为高斯函数,其中a为实参数且A大于0。[5][6][11]
在19世纪以前,在天文学领域有一个经典的问题,即数据结合问题。1809年,德国数学家、物理学家和天文学家约翰·卡尔·弗里德里希·高斯英语:Carl Friedrich Gauss,1777~1855)发表了数理天文学著作《绕日天体运动理论》(Theory of the Motion of the Heavenly Bodies Moving about the Sun in Conic Sections),书中的谈到了对该问题的看法,并介绍了高斯推导出误差正态分布的过程,给出了最早的高斯函数的简单形式,即正态分布N(0,σ)的概率密度函数。后来,在得到拉普拉斯中心极限定理的支持后,经由凯特勒和高尔登等人的努力,高斯函数成为数理统计学之中重要的统计模型之一。[5][12]
除了正态分布的密度函数之外,高斯脉冲信号也是一种高斯函数。[13]高斯函数具有几个基本性质:如它是光滑函数,且其各阶导函数都是连续的;高斯函数的傅里叶变换仍然是高斯函数。[14]基于高斯函数的特殊性质,可构建统计模型与小波分析模型,应用于生物学[7]图像处理[8]气象学[9]和工程学[10]等各种领域。

简史

在19世纪以前,在天文学领域有一个经典的著名问题,即数据结合问题:“当对同一目标的若干次观测结果不同时,如何处理这些数据?或如何利用观测数据对观测目标的真值进行估计?”最早提出“数据结合问题"的时间可以追溯到公元前的古巴比伦和古希腊时期,虽然很久以前就以取算术平均数的方法来处理这一问题,但并无理论根据。[15]