傅立葉反變換求積分

2021-08-07 03:13:52 字數 1378 閱讀 3653

1樓:承冷菱

法國數學家傅立葉發現,任何周期函式都可以用正弦函式和餘弦函式構成的無窮級數來表示(選擇正弦函式與餘弦函式作為基函式是因為它們是正交的),後世稱傅立葉級數為一種特殊的三角級數,根據尤拉公式,三角函式又能化成指數形式,也稱傅立葉級數為一種指數級數。

法國數學家j.-b.-j.

傅立葉在研究偏微分方程的邊值問題時提出。從而極大地推動了偏微分方程理論的發展。在中國,程民德最早系統研究多元三角級數與多元傅立葉級數。

他首先證明多元三角級數球形和的唯一性定理,並揭示了多元傅立葉級數的里斯- 博赫納球形平均的許多特性。傅立葉級數曾極大地推動了偏微分方程理論的發展。在數學物理以及工程中都具有重要的應用。

收斂性傅立葉級數的收斂性:滿足狄利赫裡條件的周期函式表示成的傅立葉級數都收斂。狄利赫裡條件如下:

在任何週期內,x(t)須絕對可積;

在任一有限區間中,x(t)只能取有限個最大值或最小值;

在任何有限區間上,x(t)只能有有限個第一類間斷點。

吉布斯現象:在x(t)的不可導點上,如果我們只取(1)式右邊的無窮級數中的有限項作和x(t),那麼x(t)在這些點上會有起伏。一個簡單的例子是方波訊號。

正交性所謂的兩個不同向量正交是指它們的內積為0,這也就意味著這兩個向量之間沒有任何相關性,例如,在三維歐氏空間中,互相垂直的向量之間是正交的。事實上,正交是垂直在數學上的的一種抽象化和一般化。一組n個互相正交的向量必然是線性無關的,所以必然可以張成一個n維空間,也就是說,空間中的任何一個向量可以用它們來線性表出。

三角函式族的正交性用公式表示出來就是:

奇偶性奇函式

,可以表示為正弦級數,而偶函式

,則可以表示成餘弦級數:

只要注意到尤拉公式:

,這些公式便可以很容易從上面傅立葉級數的公式中匯出。

廣義傅立葉級數

類似於幾何空間上向量的正交分解,周期函式的傅立葉級數是在內積空間上函式的正交分解。其正交分解從

基推廣到legendre(勒讓特,1775-1837)多項式和haar(哈爾,1885-1993)小波基等,稱為廣義傅立葉級數。

任何正交函式系

,如果定義在[a,b]上的函式f(x)只具有有限個第一類間斷點,那麼如果f(x)滿足封閉性方程:

(4),那麼級數

(5) 必然收斂於f(x),其中:

(6)。

事實上,無論(5)時是否收斂,我們總有:

成立,這稱作貝塞爾(bessel)不等式。此外,式(6)是很容易由正交性推出的,因為對於任意的單位正交基

,向量x在

上的投影總為

希望我能幫助你解疑釋惑。

2樓:勤奮的

利用 尤拉公式,將 sin 2w=[exp(2w i)-exp(-2w i) ]/2i 代入 可直接求出。

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