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文档简介

1、第五章 付里叶变换,5.2 付里叶积分与付里叶变换,5.3 函数,5.1 付里叶级数,(一)、周期函数的付里叶展开,设f(x)为周期为 2l 的函数,5.1 付里叶级数,考虑的函数族,为基本函数族,将f(x)展开,称为周期函数的付里叶系数,(在连续点x),狄里系利条件:(付氏级数收敛条件),级数和=,若f(x)满足:(1)、处处连续,或在每个周期有有限个第 一类间断点 (2)、或在每个周期有有限个极值点,级数收敛,(在间断点x),(二)、奇函数与偶函数的付里叶展开,奇函数,偶函数,例:要求在(- ,)上, f(x)=x2, 展开为Fourier 级数,在本题展开所得中置 x=0,由此验证,解:

2、,f(x)=x2,为偶函数,x=0,(三)、定义在有限区间上的函数的付里叶展开,定义在有限区间上的函数,如在(0.l)上的f(x),使延拓成为g(x)在(0,l)上有g(x)f(x) 付里叶展开,但要根据具体情况进行偶延拓,或奇延拓,进行奇延拓成奇周期函数,进行偶延拓成偶周期函数,(四)、复数形式的付里叶级数,例:要求f(x)在它的定义区间的边界上为零,据此,展开,解:,定义在(0,)上,进行奇延拓成奇周期函数,例:定义在(0,)上的f(x)=x,在它的定义区间的边界上 f(0)=0, f(l)=0,据此,展开f(x)为付氏级数,解:,(一)、实数形式的付里叶变换,设f(x)为定义在 - x

3、上的非周期函数,5.2 付里叶积分与付里叶变换,将g(x)展开付里叶级数,将f(x)看为周期函数 g(x)于周期 2l 的极限情况,k=0, 1,2,.,l ,余弦项,正弦项,称为付里叶积分,付里叶变换式,为振幅谱,为相位谱,对于偶函数,有付里叶余弦积分,对称写法,对于奇函数,付里叶正弦积分,对称写法,例:将如图的单个矩形脉冲展为付氏积分,解:,o,-T,T,h,f(t),t,偶函数,有付里叶余弦积分,A()与曲线称为频谱线,(二)、复数形式的付里叶变换,第二个积分中, 换为 -,对称写法,记为,原函数,像函数,例:将如图的单个矩形脉冲展为 复数形式的付氏变换,解:,o,-/2,/2,h,f(

4、t),t,例:求函数,解:,的付氏变换,例:求函数,解:,的付氏变换,(1)、线性定理,证明:,如:,则,(二)、付里叶变换的性质,(2)、导数定理,证明:,(3)、积分定理,证明:,而,(4)、相似定理,证明:,(5)、延迟定理,证明:,(6)、位移定理,证明:,(7)、卷积定理,证明:,若,其中,称为 f1(x)与 f2(x) 的卷积,令,(四)、多重付里叶积分,周期函数 f(x, y, z) 展开为 F(k1, k2, k3),对称写法,5.3 函数,(一)、函数的引入,考虑一维金属线的密度,若总质量为1集中在x=0处,则,定义满足以上关系的函数称为函数,更一般,(1)、若总质量为m集中

5、在x=a 处,则质量密度,(2)、 函数为广义函数,它没有随自变量改变而不断改变函数值,又如电荷密度,(二)、函数的性质,(1)、,或,证明:,对于任意 0 ,有,或,对于 - , 0 ,有,(2)、,+d 时间间隔冲量,瞬时力,(3)、,瞬时力,偶函数,奇函数,证:,(4)、,若f(x)为x0 处连续的普通函数,则,例:,证:,得证,(5)、如 (x)=0 的实根为 xi,(6)、,证明:,(7)、阶跃函数,(8)、符号函数,(9)、矩形脉冲函数,(三)、函数的付里叶变换,(四)、函数的表示,(1)、抽样函数表示法,(2)、矩形脉冲表示法,抽样函数,例:求常数A的付氏变换,解:,例:求符号函数,解:,的付氏变换,例:求阶跃函

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