2.2 Преобразование Фурье
Начнем с комплексного ряда Фурье
Рассмотрим случай L.Тогда сумму можно преобразовать в интеграл следующим образом: определим
и
=g(y).Так как
возрастает каждый раз на единицу ,то
где
.
Таким образом, полученные выше формулы приобретают вид
(4.1)
Величина называется преобразованием Фурье от
и наоборот. Положение множителя
довольно произвольно; часто величины
и
определяют более симметрично:
(4.2)
Выражения (4.1) или (4.2) можно скомбинировать следующим образом:
(4.3)
Равенство (4.3) удовлетворяется для любой функции это позволяет сделать интересный вывод об интеграле
как функции
. Он равен нулю всюду, кроме точки
, а интеграл от него по любому промежутку ,включающему
, равен единице, т.е. эта функция имеет бесконечно высокий и бесконечно узкий пик в точке
.
Обычно определяют (Дирака)
следующим образом:
(4.4)
Из этих уравнений следует, что
(4.5)
для любой функции , в случае если интервал интегрирования включает точку
.
Проделанные выше операции над интегралами Фурье показали, что
(4.6)
Это интегральное представление функции.
Дельта – функцию можно использовать, чтобы выразить важный интеграл через преобразование Фурье (4.1) от
:
(4.7)
Это равенство называется теоремой Парсеваля. Она полезна для понимания физической интерпретации преобразования Фурье для , если известен физический смысл
.
Предположим, что четная функция. Тогда
Заметим теперь, что -- также четная функция. Поэтому
(4.9)
Функция и
,определенные теперь только для положительных
и
, называются косинус - преобразованиями Фурье по отношению друг к другу.
Рассматривая преобразования Фурье нечетной функции, получаем аналогичные соотношения Фурье между синус - преобразованиями Фурье:
(4.10)
Если нужно, можно симметризовать выражения, поставив множитель перед каждым интегралом (4.7)-(4.10). [4]
0 комментариев