大工13秋《復變函式與積分變換》輔導十五

2022-09-29 11:27:04 字數 1541 閱讀 9844

主題:第七章傅利葉變換1-2節

學習時間:2023年1月6日-1月12日

內容:通過一定的手段將問題進行轉化,數學上稱之為變換。恰當的變換能將複雜問題轉化成簡單問題,類似於對數運算能將積商運算轉化成加減運算一樣,積分變換是一種數學變換,它能將卷積運算變成乘積運算,能將分析運算轉化成代數運算,從而可將微積分方程轉化為代數方程,使求解變得簡單,所以積分變換是一種重要的運算工具。

本週學習要求及需要掌握的重點內容如下:

1、理解傅利葉變換及其逆變換的概念

2、了解單位脈衝函式的性質

基本概念:傅利葉變換及其逆變換

知識點:分式線性對映的條件、幾個初等函式構成的共形對映

第一節、傅利葉積分

(要求達到「識記」層次)

一、週期函式的傅利葉級數

若函式是以t為週期的週期函式,並且在區間上滿足狄利克雷條件:

1、連續或只有有限個第一類間斷點;

2、只有有限個極值點,

那麼,在上就可以展開成傅利葉級數。

在的連續點處,

另還可以表示為

這就是傅利葉級數的復指數形式,或者寫為

為了今後應用上的方便,下面把傅利葉級數的三角形式轉換為復指數形式。利用尤拉公式,有

(要求記住)

(要求記住)

二、非週期函式的傅利葉積分公式

傅利葉積分定理:若定義在上的函式滿足下列條件:

1、在任一有限區間上滿足狄利克雷條件;

2、在有限區間上絕對可積,即收斂,則在的連續點上,的傅利葉積分公式成立,即。

而在的間斷點t處,上式的右端收斂於。

第二節、傅利葉變換

(要求達到「領會」層次)

一、傅利葉變換及傅利葉逆變換

定義:設函式滿足傅利葉積分定理中的條件,則在的傅利葉積分公式中,稱為的傅利葉變換,記作。

稱為函式的傅利葉逆變換,記作。

與是一對傅利葉變換,可記為, ,其中,叫做的像函式,叫做的像原函式。

特別地,當為奇函式時,有,叫做的傅利葉正弦變換或簡稱為正弦變換,即。

而叫做的傅利葉正弦逆變換或簡稱為正弦逆變換,即。

當為偶函式時,有,叫做的傅利葉余弦變換或簡稱為余弦變換,即。

而叫做的傅利葉余弦逆變換或簡稱為余弦逆變換,即。

典型例題:

例1、求指數衰減函式的傅利葉變換。

解:由,有

=例2、求函式的正弦變換和余弦變換。

解:根據式,的正弦變換為

根據式,的余弦變換為

二、單位脈衝函式及其傅利葉變換

定義:乙個函式,如果它滿足及,則稱此函式為函式。

單位脈衝函式的性質:

1、篩選性質

設是定義在實數域上的有界函式,且在t=0處連續,則

一般地,有

證明:同理2、偶函式

,所以。

3、單位階躍函式

,其中為單位階躍函式。

單位脈衝函式的傅利葉變換:

由此可見,單位脈衝函式與常數1構成了乙個傅利葉變換對。同理有

。典型例題:

例、求正弦函式的傅利葉變換

解:根據傅利葉變換公式,有}=

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