Origen de la notación s=σ+jωs=σ+jωs = \sigma + j\omega en ingeniería eléctrica/teoría de control

En la teoría analítica de números es tradicional escribir una variable compleja como s = σ + i t , con la letra t volviendo al artículo de Riemann sobre la función zeta (1859) y la letra σ teniendo una explicación más complicada sobre la que se preguntó en Mathoverflow aquí .

Recientemente me llamó la atención que en ingeniería eléctrica la notación s = σ + j ω es ampliamente utilizado, donde ω describe una frecuencia. Los ingenieros no quieren usar t como la parte imaginaria ya que t siempre significa tiempo, y j es una alternativa comúnmente utilizada para i para 1 desde i en ingeniería eléctrica a menudo significa corriente. Mi pregunta es: ¿quién introdujo por primera vez la notación? s = σ + j ω ? Me pregunto en particular si este uso de σ puede relacionarse directamente con el uso de σ como la parte real de s en la teoría analítica de números. Editar: no me pregunto sobre el uso de j en vez de i , así que no se concentre en eso ni me remita a esta página, que no responde a mi pregunta.

Uno de los ajustes donde la notación s = σ + j ω se usa en diagramas de Bode, y miré varios artículos de Bode de la década de 1930. En ninguno de ellos encontré s o σ siendo usado para describir números complejos y sus partes reales. Los números complejos fueron introducidos a la ingeniería eléctrica por Charles Steinmetz, y en su artículo de 1893 "Cantidades complejas y su uso en ingeniería eléctrica" ​​introdujo j como 1 y ω ~ como un ángulo de fase, pero no utiliza s o σ en el sentido anterior. El escribe s y σ para propósitos completamente diferentes: s denota inductancia (una cantidad real) y σ denota la FEM (fuerza electromotriz) de autoinducción como una fracción de la FEM total.

Nota: Esta pregunta tiene 1 día y 4 votos para cerrar. Estoy desconcertado y agradecería que alguien que votara para cerrar pudiera explicar el motivo por el que consideró que esta pregunta no es adecuada para formularla aquí.

@M.Farooq exactamente en qué parte de esa página está el origen del uso de σ (y s ) ¿dirigido? Vi esa página antes de publicar mi pregunta y no veo σ allí en absoluto en el sentido en que estoy preguntando aquí. Esa página es solo sobre j como 1 , que no es lo que estoy preguntando y es cómo aprendí que Steinmetz introdujo el uso de j , sobre lo que escribo en mi pregunta aquí.
Leí mal tu consulta sobre i contra j . siento esto s = σ + j ω está influenciado de alguna manera por la notación de transformadas de Laplace.
A partir de la traducción al inglés del libro de Gustav Doetsch sobre Laplace Transforms, explica la elección de la letra. s . "Por lo general, representamos la variable compleja (x + iy) con la letra z ; aquí se acostumbra usar la letra s que se ajusta bien a la variable tiempo t , t y s ser vecinos en el alfabeto: s = X + i y .
@M.Farooq está bien, pero lo que más me interesa es el uso de σ y si está relacionado con el (antes, creo) uso de σ como la parte real de s en la teoría analítica de números.
@CarlWitthoft, sugerí el mismo enlace en el primer comentario, pero el OP no está interesado en la historia i vs. j. Está buscando el origen s=sigma+j(omega).

Respuestas (1)

Responderé mi propia pregunta, ya que una persona anónima me contactó con la siguiente información sobre el origen probable de la notación s = σ + j ω en ingeniería eléctrica.

  1. El artículo de Deakin "The Ascendancy of the Laplace Transform and how it Came About" (Archive for History of Exact Sciences 44 (1992), 265-286) dice que Gustav Doetsch escribió el primer tratamiento de libro de texto de la transformada de Laplace con su libro de 1937 Theorie und Anwendung der Laplace-transformation (Springer-Verlag). En este libro, que fue escrito para una audiencia matemática en lugar de ingenieros y nunca se tradujo al inglés, Doetsch escribe números complejos como σ + i y (y X + i y ). Su uso de σ no es una sorpresa, ya que el asesor de doctorado de Doetsch fue Edmund Landau (ver aquí ) y Landau fue responsable de hacer σ + i t la notación estándar para números complejos en la teoría analítica de números.

  2. Gardner y Barnes escribieron el libro Transitorios en sistemas lineales estudiados por la transformación de Laplace en 1942, dirigido directamente a los ingenieros eléctricos. utilizan la notación s := σ + j ω para números complejos a partir de la página 12, donde j = 1 y ω es real. Este libro fue en gran parte responsable de la adopción generalizada de las transformadas de Laplace en la educación en ingeniería eléctrica en el mundo de habla inglesa (reemplazando el cálculo operativo de Heaviside), por lo que responde a mi pregunta sobre por qué la notación σ + j ω (especialmente el σ parte) se utiliza en ingeniería eléctrica.

  3. El libro de Widder de 1946 The Laplace Transform usa la notación s = σ + i τ para números complejos, y Widder escribe en el prefacio que aprendió sobre la transformada de Laplace de Hardy, quien, como Landau, era un teórico analítico de números. Este libro está dirigido a matemáticos, no a ingenieros, pero nuevamente vemos que la elección de la notación σ para R mi ( s ) aquí puede estar relacionado con su uso en la teoría analítica de números.

KCd, había mencionado en los comentarios que Gutav otro libro ha sido traducido como Introducción a la teoría y aplicación de la transformación de Laplace (Einfuhrung in. Theorie und Anwendung der Laplace-Transformation). Mi interés en su libro fue mirar la historia de la "desconvolución" para mi artículo. Math Overflow tiene esa discusión. Fue traducido por Walter Nader de la Universidad de Alberta. No estoy seguro de cuán diferente es de las versiones alemanas, pero ambas tienen la misma cantidad de figuras. Mi alemán no es tan bueno como para poder hacer una comparación uno a uno.
@M.Farooq En el segundo artículo de Deakin sobre la transformada de Laplace ("El desarrollo de la transformada de Laplace, 1737-1937 II. De Poincaré a Doetsch, 1880-1937", Arch. Hist. Exact Sci. 26 (1982) págs. 351- 381) escribe sobre el libro de Doetsch de 1937 "Fue reimpreso en los Estados Unidos en 1943 (bajo la derogación de los acuerdos de derechos de autor durante la guerra) pero, lamentablemente, nunca se ha traducido al inglés". Consulte MathSciNet MR0009225. El libro traducido por Nader (ver MR0344810) es una traducción de la 2ª edición de un libro de Doetsch cuya primera edición salió en 1958 (ver MR0107136), por lo que no era su libro de 1937.
Bien gracias. Tienes razón, el número de páginas es diferente en ambos. No soy matemático pero me parece interesante su historia. Revisaré "El desarrollo de la transformada de Laplace" para mi propio conocimiento general.