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半値全幅 (FWHM)
半値幅(はんちはば、half width)は、山形の関数の広がりの程度を表す指標。半値全幅 (はんちぜんはば、full width at half maximum, FWHM) と、その半分の値の半値半幅 (half width at half maximum, HWHM) とがある。単に半値幅と言うと半値全幅のことが多い。
関数 f(x) が、ある箇所の前後で山形の局所的応答を示しているとする。尚、f(x) が不連続な場合などは考えない。もし不連続なときは、近似的な連続関数を考える。
f(x) を、ベースライン関数 b(x) と局所的応答関数 g(x) の和
- f(x) = b(x) + g(x)
で表す。山形の広がりの成分は g(x) に含まれ、十分大きい x と十分小さい x (あるいは、±∞ への極限)に対し g(x) = 0 となる。
なお、十分大きい x と十分小さい x に対し f(x) = 0 なら、b(x) = 0 とみなし、
- f(x) = g(x)
とすることができる。実用上は、f(x) が上の条件を満たさなくてもこうすることがある。
g(x) の最大値を gmax = g(xmax) とすると、g(x) = gmax/2 を満たす x が2つ以上存在する(g(x) が単峰性なら xmax の左右に1つずつ存在する)。g(x) = gmax/2 を満たす最小の x を x1、最大の x を x2 とすると、x2 - x1 が半値全幅、(x2 - x1)/ 2 が半値半幅である。
半値幅の例[編集]
標準偏差 σ の正規分布の半値幅は、
![{\displaystyle {\rm {FWHM}}=2{\sqrt {2\ln 2}}\;\sigma \approx 2.354820\;\sigma }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/54f3013c69788158c8cbbe9499fc614ca00bf939)
である。
双曲線正割関数 sech x の半値幅は、
![{\displaystyle {\rm {FWHM}}=2\;\operatorname {Sech} ^{-1}{\frac {1}{2}}=2\ln(2+{\sqrt {3}})\approx 2.633916}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7762b1d68622fb6c367cb8400627becdcff96449)
である。
幅 a の矩形関数の半値幅は、
- FWHM = a
- HWHM = a/2
である。なおこの場合、「半」値でなくても常にこの幅になるので、単に「全幅」「半幅」とも言う。
品質係数Qとの関係は、
を共振ピークでの共振周波数とすると
で表される。
関連項目[編集]