
 (графік цієї функції зображений на
рис.3.6.).
Ясно, що функція 
 обмежена, абсолютно інтегровна і
задовольняє умовам Діріхле там, де це потрібно. Переходимо до обчислення
внутрішнього інтеграла у формулі (3.22). Ми маємо 
 
 чи, інтегруючи частинами,
 . Тому  
. Ця
формула 
                
Рис. 3.6.                  справедлива для всіх значень 
,
за винятком 
. Для 
 значення
правої частини формули буде вдвічі менше значення її лівої частини. 
3.7. Комплексна форма інтеграла Фур'є
Повернемося до інтегральної формули Фур'є
                                                             (3.23)
і застосуємо до наявного в цій формулі косинусу формулу Эйлера:
 . Ми одержимо
 , чи 
 .
Тут, як неважко
переконатися підстановкою  
, інтеграли, що стоять у
правій частині, рівні один одному. Тому
                                                                  
(3.24)
Отримана формула
називається розкладанням функції 
в
інтеграл Фур'є в комплексній формі.
П.9. Знайдемо інтеграл Фур'є в комплексній формі для функції

У цьому випадку обчислення внутрішнього інтеграла в правій частині формули (3.24) дає нам
 .
Тому формула (3.24)
набуває в даному випадку такого виду:  
 .
П.10.Розвинемо в інтеграл Фур'є в комплексній формі функцію 
    ( рис.3.7.). Ми маємо 

 Останній інтеграл є функцією від a. Позначимо його через
 і обчислимо його. Ми маємо        
 , 
 роблячи
підстановку 
, ми одержимо 
.
Продиференцюємо ця тотожність по a. Через те, що збіжність до границі по a є рівномірною в
                       
Рис.3.7.                          будь-якому кінцевому проміжку,
диференціювання під знаком границі законно. Ми маємо 
.
Виконуючи диференціювання інтеграла по верхній і нижній границях, ми одержуємо
 , а згадуючи формулу (3.23) і переходячи
до границі, будемо мати 
. Отже, первісна
функція повинна бути постійної:   
. Зокрема, повинне бути
. Обчислимо інтеграл 
. Запишемо його для цього двічі:
 , і перемножимо почленно ці рівності. Ми
одержимо    
.
Переходячи в подвійному інтегралі до полярних координат, ми маємо
 , відкіля
 .
Таким чином, 
                                                                            
(3.25)
і шуканим розвиненням
в інтеграл Фур'є є        
 .
3.8.Поняття про перетворення Фур'є
Перепишемо формулу
(3.24), заміняючи a на 
, у наступному виді:
 , і покладемо  
                                                                                    
(3.26)
Тоді, очвидно,
буде   
                                                   (3.27)
Визначення. Перехід від функції  
 до функції  
, описуваний формулою (3.26), називається перетворенням
Фур'є функції 
. Часто перетворенням Фур'є
функції 
 називається сама функція 
. Зворотний перехід від функції 
 до функції 
,
описується формулою (3.27), називається зворотним перетворенням Фур'є. Також
зворотним перетворенням Фур'є функції 
 називається
функція 
.
П.11. Узагалі говорячи, самі функції мають мало загального з функціями, що є
їх перетвореннями Фур'є. Однієї з деяких функцій, що збігаються зі своїми
перетвореннями Фур'є, є       
У тім, що для цієї функції
дійсно
, нас переконує другий приклад з
попереднього параграфа. Справді, у цьому випадку ми маємо   
,
чи, користаючись
формулою (3.25), поклавши в ній 
 і заміняючи a на 
, одержуємо необхідне. 
3.9. Косинус – перетворення Фур'є
Нехай
 - парна функція. Згадаємо формулу (3.21)
 , перепишемо її у виді 
                                                    (3.28)
і покладемо   
.                                                        
(3.29)
Тоді (3.28) дасть
нам 
                                       (3.30)
Формула (3.29) визначає косинус – перетворення Фур'є парної функції
 , що приводить до функції 
, також названої косинус – перетворенням
функції 
. Формула (3.30) визначає зворотне косинус
– перетворення.
3.10.Синус – перетворення Фур'є
Для непарної
функції 
 ми можемо послатися на формулу (3.22)
 і за аналогією з попереднім визначити синус
– перетворення Фур'є       
 і зворотне синус –
перетворення 
.
П.12.  Розглянемо функцію 
, 
визначену тільки
для
 . Останнє означає, що ми можемо,
продовжуючи нашу функцію 
 на область негативних
значень по чи парності по не парності, знайти як косинус – перетворення цієї
функції, так і її синус – перетворення.
Для косинус – перетворення ми маємо
 .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.