Fourier' read
Fourier' rida esitab perioodilise funktsiooni siinuste ja koosinuste lõpmatu summana, tuginedes sellele, et need funktsioonid on üle ühe perioodi vastastikku ortogonaalsed — see sama ortogonaalsus annab igale kordajale kinnise integraalavaldise, mis ei sõltu ühestki teisest liikmest.
Practise this conceptFourier' rida põhineb ühel struktuursel faktil: baassageduse täisarvuliste kordsete siinused ja koosinused on üle ühe perioodi vastastikku ortogonaalsed, täpselt selles mõttes, mis lubab välja lugeda, "kui palju" igaüht neist sihtfunktsioonis leidub — samamoodi, kuidas skalaarkorrutis loeb välja vektori komponendi mööda telge. Funktsiooni korrutamine (\cos(n\omega t)) või (\sin(n\omega t))-ga ja integreerimine üle ühe perioodi eraldab just selle ühe kordaja, kuna kõik teised summa liikmed integreeruvad selle suhtes nulliks.
See toimib ja tulemuseks olev rida koondub ainult siis, kui funktsioon rahuldab Dirichlet' tingimusi: lõplik arv katkevuspunkte ja lõplik arv maksimume/miinimume perioodi kohta ning absoluutne integreeritavus. Enamik funktsioone, mida insener või füüsik tegelikult üles kirjutab, rahuldab seda mugavalt, kuid "suvaline perioodiline funktsioon" seda ei tee.
Koonduvusel on üks nüanss, mis on meelde jätmist väärt: tõelises hüppelises katkevuspunktis ei koondu rida kummagi poole väärtuseks — see koondub vasak- ja parempoolse piirväärtuse keskväärtuseks, ületades hüppe lähedal veidi (Gibbsi nähtus). Sümmeetriast tulenev otsetee on ka teadmist väärt enne integraalide arvutamist: paarisfunktsiooni rida sisaldab ainult koosinusi, paaritu funktsiooni rida ainult siinusi, kuna "vale" sümmeetriaga liikme ortogonaalsusintegraal on samaselt null.
Key ideas
Requires: Lõpmatud read
Common misconceptions
- Arvab, et Fourier' rida saab esitada suvalist funktsiooni, ilma Dirichlet' tingimusteta (lõplik arv katkevuspunkte ja ekstreemume perioodi kohta ning absoluutne integreeritavus), mis koonduvust tagavad.
- Arvab, et Fourier' rida koondub alati täpselt algfunktsiooni väärtuseks igas punktis, sealhulgas hüpplikus katkevuspunktis, mitte vasak- ja parempoolse piirväärtuse keskväärtuseks seal.
- Eeldab, et paaritu funktsiooni Fourier' rida peab sisaldama ka koosinusliikmeid, mõistmata, et ortogonaalsuse argument sunnib paaritu funktsiooni korral kõik koosinuskordajad nulliks.
Resources
Articles
Kuulub nende TÜ ainete hulka
See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.
- Kõrgem matemaatika IIMTMM.00.341