Главная > Методы приближенного преобразования Фурье и обращения преобразования Лапласа (справочная книга)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 7.1. Преобразования Фурье

Ниже мы будем рассматривать двойной интеграл Фурье

считая функцию абсолютно интегрируемой на числовой оси Внутренний интеграл по аргументу будет абсолютно сходиться при всех действительных значениях и», и при том равномерно.

Что же касается сходимости двойного интеграла (7.1.1) и его численного значения, то достаточной является приводимая ниже теорема 1 (см., например, [10], стр. 22). Для лучшего понимания ее полезно сделать следующее замечание.

Замечание. Пусть на отрезке задана функция с конечными значениями. Разобьем на конечное число частей точками Составим сумму

Она имеет смысл суммы абсолютных значений изменения на частичных отрезках и зависит от точек Верхняя всевозможных сумм

называется полным абсолютным изменением на отрезке, Если имеет конечное значение, то говорят, что является функцией с ограниченным (конечным) изменением на

Теорема 1. Пусть абсолютно интегрируема на оси — Если на некотором отрезке содержащем внутри себя точку х, имеет ограниченное изменение, то верно равенство

Если же имеет ограниченное изменение на и непрерывна там, то

при этом двойной интеграл сходится к равномерно относительно х во всякой замкнутой внутренней части Равенства (7.1.2) и (7.1.3) называются формулами Фурье. В дальнейшем всюду будем считать, что имеет ограниченное изменение в любом конечном интервале оси Тогда для всех конечных значений х будет выполняться равенство (7.1.2). Кроме того, для упрощения записи будем считать, что все разрывы являются «правильными» и во всех точках X выполняется соотношение . Равенства (7.1.2) и (7.1.3) будут при этом условии иметь одинаковый вид, и ниже мы будем пользоваться равенством (7.1.3).

Интегралу Фурье можно придать более симметричную форму, если воспользоваться комплексными величинами и заменить тригонометрическую функцию ее выражением через показательные функции:

Если выполнить почленное интегрирование и в первом из интегралов заменить переменную и на — и, можно привести формулу Фурье (7.1.3) к виду

Это равенство кратко называют комплексной формулой Фурье. С ней связаны взаимные, или двойственные, соотношения между парами функций

Первое из равенств называется комплексным преобразованием Фурье и переводит оригинал в изображение Второе равенство дает правило перехода от изображения к оригиналу

Приведем еще две формулы Фурье частного вида, но такие, что они в совокупности равносильны общей формуле (7.1.3). Если воспользоваться известным выражением для косинуса разности двух аргументов, равенству (7.1.3) можно придать вид, аналогичный разложению функции в ряд Фурье:

Когда есть четная функция, то

и (7.1.7) переходит в косинус-формулу Фурье.

Аналогично, если есть нечетная функция, то (7.1.7) переходит в синус-формулу Фурье:

Общую формулу Фурье (7.1.3) можно рассматривать как комбинацию частных формул (7.1.8 —9). В самом деле, всякую функцию можно представить как сумму ее четной и нечетной частей:

Внутренний интеграл формулы (7.1.3) будет иметь следующее выражение через

Поэтому из формулы (7.1.3) получим

и общая формула Фурье есть действительно сумма косинус-формулы для и синус-формулы для

С косинус-формулой Фурье (7.1.8) связано соотношение между парой функций

Первое из этих равенств есть косинус-преобразование оригинала в изображение второе же равенство обращает это преобразование.

С синус-формулой Фурье (7.1.9) также связано двойственное соотношение между функциями

Равенство (7.1.12) есть синус-преобразование Фурье, и (7.1.13) — его обращение.

Как можно видеть, комплексное преобразование Фурье (7.1.5) легко приводится к преобразованиям (7.1.10) и (7.1.12). Заменим в (7.1.5) функцию ее разложением на четную и нечетную части: где указаны выше:

и комплексное преобразование (7.1.5), следовательно, есть простая линейная комбинация косинус- и синус-преобразований Фурье.

1
Оглавление
email@scask.ru