ω=2πf=2π/T・・・角振動数ωは振動数fの2π倍
cosωt, sinωt・・・ω=1(=cost, sint)で周期T=2πの周期運動
x=x0cos(ωt+α)調和運動:()の中身が t の一次式
自由振動の一般解
m¨x+kx=0
【表現1】解の形をx=Xeλt,λ=iωとおいて展開
x=X1eiωt+X2e−iωt2つの任意定数を含んだ解=一般解
【表現2】オイラーの公式を用いて書き換え
x=(X1+X2)cosωt+i(X1−X2)sinωt
=acosωt+bsinωt
【表現3】三角関数の合成の公式を用いて書き換え
x=a0cos(ωt+α)
周期関数のフーリエ級数
【表現2】の利用
f(t)=12a0+a1cosωt+a2cos2ωt+…+b1sinωt+b2sin2ωt+⋯
オイラーの公式を利用して表現を変えると
cosθ=eiθ+e−iθ2, sinθ=−ieiθ−e−iθ2
f(t)=12a0+∞∑r=1(areirωt+e−irωt2−jbreirωt−e−irωt2)
複素フーリエ級数
f(t)=∞∑r=‐∞Freirωt
複素フーリエ係数
Fr=1T∫T/2−T/2f(t)e−irωtdt
非周期関数のフーリエ積分
f(t)=∫∞−∞F(ω)eiωtdω
フーリエ変換・・・フーリエ級数のフーリエ係数に相当
F(ω)=12π∫∞−∞f(t)e−iωtdt
デルタ関数のフーリエ変換
t=0の時、e^0=1より
F(ω)=12π∫∞−∞δ(t)e−iωtdt=12π
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