5.7. Еще о явлении Гиббса
Используя вторую форму теоремы свертки, можно увидеть явление Гиббса в другом свете. Для функции, заданной в виде ряда Фурье
процесс усечения этого ряда до
есть то же самое, что и перемножение коэффициентов
на числа
значений, равных
или
Какая функция
имеет эти
ненулевых коэффициентов
Очевидно,
В разд. 3.2 уже суммировалась эта геометрическая про грессия
Для больших
это быстро колеблющаяся функция с максимальным значением
при
резко спадающая по амплитуде, поскольку знаменатель растет быстрее; см. рис. 5.7.1 для случая
(немодифициро-ванное прямоугольное окно).
Таким образом, усеченный ряд Фурье для
эквивалентен (по второй теореме свертки) свертыванию
данной функции
с функцией
Как показано на рис. 5.7.2, в частном случае прямоугольного импульса.
когда колебания
попадают
Рис. 5.7.1. Сравнение частотной характеристики трех функций окиа с 5 членами
Рис. 5.7.2. Явление Гиббса
в область прямоугольного импульса, свертка (которая представляет собой интеграл от произведения функций) будет точно воспроизводить колебания из-за явления Гиббса. Это по-новому объясняет причину возникновения явления Гиббса.