Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Примеры вычисления преобразования Фурье




Найдем преобразование Фурье для функции , где m – натуральное число, а – невещественная постоянная. Пусть, например, .

Интеграл абсолютно сходится при , но при он существует как условно сходящийся в смысле . При любом этот интеграл удобно вычислять методом контурного интегрирования. При этом используется

Лемма Жордана. Пусть функция голоморфна в полуплоскости всюду, за исключением изолированного множества особых точек, и на полуокружности стремится к нулю при (или по последовательности такой, что не содержит особых точек ). Тогда для любого интеграл

стремится к нулю при (или по соответствующей последовательности ).

Доказательство леммы Жордана. Обозначим через – правую половину . В силу выпуклости синусоиды при имеем и, значит, на справедлива

оценка . Поэтому

 

при .

Оценка для проводится аналогично: .

Лемма Жордана доказана.

 

Для рассмотрим контур так, чтобы выполнялась лемма Жордана для функции при . Внутри контура при достаточно большом значении N находится точка – полюс подынтегральной функции. По теореме о вычетах

.

Указанный вычет легко сосчитать, если разложить функцию в ряд Тейлора по степеням :

.

Вычет есть коэффициент при ; следовательно, для

.

Устремляя , получаем для

Для надо рассмотреть полуокружность в нижней полуплоскости. Здесь по теореме Коши об интеграле по замкнутому контуру от голоморфной функции, получим .

Итак, при имеем

 

Для случая аналогично можно найти

 

В обоих случаях функция экспоненциально убывает при .

Любая дробно-рациональная функция, не имеющая особенностей на вещественной оси и стремящаяся к нулю на бесконечности, разлагается на простейшие дроби вида , где . Поэтому полученные формулы позволяют написать преобразование Фурье от любой дробно-рациональной функции, при этом сохранится экспоненциальное убывание при .

 

 

Рассмотрим второй пример. Найдем преобразование Фурье от функции

, .

– интеграл от аналитической функции по вещественной оси, z=x+iy. Так как

, то в любой горизонтальной полосе подынтегральная функция при стремится к нулю равномерно по y. Поэтому, используя теорему Коши, можно при интегрировании перейти на любую параллельную прямую в z –плоскости, не изменяя результата:

 

=

Положим , тогда и по известной формуле

. (Известная формула – интеграл вероятности ).

В частности, для , , получаем – функцию того же вида, отличающуюся от исходной функции только множителем .

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-07; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 941 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Если вы думаете, что на что-то способны, вы правы; если думаете, что у вас ничего не получится - вы тоже правы. © Генри Форд
==> читать все изречения...

2238 - | 2171 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.