下面证明exp(ipr) 是所有线性时不变系统共同的本证函数:
设L线性时不变,v是输入,w是输出 ,即 w=Lv
则 w(r)=h(r)*v(r) ,即w可以表达成h和v的卷积
上式傅里叶变换记为:
W(s)=H(s)V(s)
如果输入exp(ipr),即 v(r)= exp(ipr)
则由:

得到:v(r)的傅里叶变换V(p)等于脉冲函数δ(r-p)
【注:为方便表述,exp(ipr)省略了常数项2π】
则输出:W(s)=H(s)δ(r-p)=H(r)δ(r-p) 【注意:此处H(r)是个常数】
再通过傅里叶反变换,把上式从频域返回到时域,得到:
w(r)=H(r) exp(ipr)
此处H(r)是个常数,记为c,则:
w(r)= c exp(ipr)
即:输入exp(ipr),输出得到 c exp(ipr)
即:L exp(ipr) = c exp(ipr)
即: exp(ipr) 是任意线性时不变系统L的本征函数