傅里叶级数的复数形式

  • 欧拉公式
  • 结论

f ( t ) = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ [ a n c o s n w t + b n s i n n w t ] f(t)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}[a_ncosnwt+b_nsinnwt] f(t)=2a0​​+∑n=1∞​[an​cosnwt+bn​sinnwt]

a 0 = 2 T ∫ 0 T f ( t ) d t a_0=\frac{2}{T}\int_{0}^T f(t) dt a0​=T2​∫0T​f(t)dt

a n = 2 T ∫ 0 T f ( t ) c o s n w t d t a_n=\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)cosnwtdt an​=T2​∫0T​f(t)cosnwtdt

b n = 2 T ∫ 0 T f ( t ) s i n n w t d t b_n=\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)sinnwtdt bn​=T2​∫0T​f(t)sinnwtdt

欧拉公式

e i θ = c o s θ + i s i n θ e^{i \theta}=cos \theta + i sin \theta eiθ=cosθ+isinθ

c o s θ = 1 2 ( e i θ + e − i θ ) cos\theta=\frac{1}{2}(e^{i\theta}+e^{-i\theta}) cosθ=21​(eiθ+e−iθ)

s i n θ = − 1 2 ( e i θ − e − i θ ) sin\theta=-\frac{1}{2}(e^{i\theta}-e^{-i\theta}) sinθ=−21​(eiθ−e−iθ)

f ( t ) = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ [ a n c o s n w t + b n s i n n w t ] = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ [ a n 1 2 ( e i n w t + e − i n w t ) − 1 2 i b n ( e i n w t − e − i n w t ) ] = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ [ a n − i b n 2 e i n w t + a n + i b n 2 e − i n w t ] = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ a n − i b n 2 e i n w t + ∑ n = 1 ∞ a n + i b n 2 e − i n w t = ∑ n = 0 0 a 0 2 e i n w t + ∑ n = 1 ∞ a n − i b n 2 e i n w t + ∑ n = − ∞ − 1 a − n + i b − n 2 e i n w t = ∑ − ∞ ∞ C n e i n w t \begin{aligned} f(t) &=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}[a_ncosnwt+b_nsinnwt] \\ &=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}[a_n \frac{1}{2}(e^{inwt}+e^{-inwt})-\frac{1}{2}ib_n(e^{inwt}-e^{-inwt})] \\ &=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}[\frac{a_n - ib_n}{2}e^{inwt}+\frac{a_n+ib_n}{2}e^{-inwt}] \\ &=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{a_n - ib_n}{2}e^{inwt}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{a_n+ib_n}{2}e^{-inwt} \\ &=\sum_{n=0}^0\frac{a_0}{2}e^{inwt}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{a_n - ib_n}{2}e^{inwt} + \sum_{n=-\infty}^{-1}\frac{a_{-n}+ib_{-n}}{2}e^{inwt} \\ &=\sum_{-\infty}^{\infty}Cne^{inwt} \end{aligned} f(t)​=2a0​​+n=1∑∞​[an​cosnwt+bn​sinnwt]=2a0​​+n=1∑∞​[an​21​(einwt+e−inwt)−21​ibn​(einwt−e−inwt)]=2a0​​+n=1∑∞​[2an​−ibn​​einwt+2an​+ibn​​e−inwt]=2a0​​+n=1∑∞​2an​−ibn​​einwt+n=1∑∞​2an​+ibn​​e−inwt=n=0∑0​2a0​​einwt+n=1∑∞​2an​−ibn​​einwt+n=−∞∑−1​2a−n​+ib−n​​einwt=−∞∑∞​Cneinwt​
C n = { a 0 2 , n = 0 a n − i b n 2 , n > 0 a − n + i b − n 2 , n < 0 Cn= \begin{cases} \frac{a_0}{2}, & \text {$n=0$} \\ \frac{a_n - ib_n}{2}, & \text{$n > 0$} \\ \frac{a_{-n}+ib_{-n}}{2}, & \text{$n < 0$} \\ \end{cases} Cn=⎩⎪⎨⎪⎧​2a0​​,2an​−ibn​​,2a−n​+ib−n​​,​n=0n>0n<0​
当 n = 0 n=0 n=0
C n = a 0 2 = 1 2 ⋅ 2 T ∫ 0 T f ( t ) d t = 1 T ∫ 0 T f ( t ) d t Cn=\frac{a_0}{2}=\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{T} \int_{0}^T f(t)dt=\frac{1}{T}\int_0^Tf(t)dt Cn=2a0​​=21​⋅T2​∫0T​f(t)dt=T1​∫0T​f(t)dt
当 n > 0 n>0 n>0
C n = 1 2 ( 2 T ∫ 0 T f ( t ) c o s n w t d t − i 2 T ∫ 0 T f ( t ) s i n n w t d t ) = 1 T ∫ 0 T f ( t ) ( c o s n w t − i s i n n w t ) d t = 1 T ∫ 0 T f ( t ) e − i n w t d t \begin{aligned} Cn &=\frac{1}{2}(\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)cosnwtdt - i\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)sinnwtdt) \\ &=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)(cosnwt-isinnwt)dt \\ &=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)e^{-inwt}dt \end{aligned} Cn​=21​(T2​∫0T​f(t)cosnwtdt−iT2​∫0T​f(t)sinnwtdt)=T1​∫0T​f(t)(cosnwt−isinnwt)dt=T1​∫0T​f(t)e−inwtdt​
c o s n w t − i s i n n w t = c o s ( − n w t ) + i s i n ( − n w t ) = e − i n w t cosnwt-isinnwt=cos(-nwt)+isin(-nwt)=e^{-inwt} cosnwt−isinnwt=cos(−nwt)+isin(−nwt)=e−inwt

当 n < 0 n<0 n<0
C n = 1 2 ( 2 T ∫ 0 T f ( t ) c o s ( − n ) w t d t + i 2 T ∫ 0 T f ( t ) s i n ( − n ) w t d t ) = 1 T ∫ 0 T f ( t ) ( c o s n w t − i s i n n w t ) d t = 1 T ∫ 0 T f ( t ) e − i n w t d t \begin{aligned} Cn &=\frac{1}{2}(\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)cos(-n)wtdt + i\frac{2}{T}\int_{0}^{T}f(t)sin(-n)wtdt) \\ &=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)(cosnwt-isinnwt)dt \\ &=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)e^{-inwt}dt \end{aligned} Cn​=21​(T2​∫0T​f(t)cos(−n)wtdt+iT2​∫0T​f(t)sin(−n)wtdt)=T1​∫0T​f(t)(cosnwt−isinnwt)dt=T1​∫0T​f(t)e−inwtdt​

当 n = 0 n=0 n=0
1 T ∫ 0 T f ( t ) e − i n w t d t = 1 T ∫ 0 T f ( t ) d t \frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)e^{-inwt}dt=\frac{1}{T}\int_0^Tf(t)dt T1​∫0T​f(t)e−inwtdt=T1​∫0T​f(t)dt

结论

f ( t ) = f ( t + T ) f(t) = f(t+T) f(t)=f(t+T)

f ( t ) = ∑ − ∞ ∞ C n e i n w t f(t) = \sum_{-\infty}^{\infty}Cne^{inwt} f(t)=∑−∞∞​Cneinwt

C n = 1 T ∫ 0 T f ( t ) e − i n w t d t Cn=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f(t)e^{-inwt}dt Cn=T1​∫0T​f(t)e−inwtdt

原视频:
https://www.bilibili.com/video/av35047004/?spm_id_from=333.788.videocard.0

4 傅里叶级数的复数形式相关推荐

  1. 傅里叶级数的复数形式

    参考文献: https://www.bilibili.com/video/BV13b411P7mU

  2. 傅里叶级数 三角形式 到 复数形式

    有助理解傅里叶变换的几个图: 三角函数的叠加,如何得到方波: (时域上观察) 时域特征转换到频域特征: 杂乱的周期波形信号(如语音)可以转换为规则的三角波型号的叠加: 傅里叶变换是把周期函数展开三角级 ...

  3. “A and B ...”,谓语动词必以复数形式呈现?

    转自:https://www.shanbay.com/footprints/article/2836/ 通常情况下,大家都会以为"A and B"这样的句型里,谓语动词以复数形式呈 ...

  4. Java黑皮书课后题第3章:3.7(金融应用:整钱兑零)修改程序清单2-10,使之只显示非零的币值单位,用单词的单数形式显示一个单位,复数形式显示多于一个的单位的值

    3.7(金融应用:整钱兑零)修改程序清单2-10,使之只显示非零的币值单位,用单词的单数形式显示一个单位,复数形式显示多于一个的单位的值 题目 题目概述 程序清单2-10(非本题代码) 破题/思路:这 ...

  5. 英语------------单词复数形式的规律

    1.名词由单数变复数的基本方法如下: ①在单数名词词尾加s.如:map → maps,boy→ boys,horse→ horses, table→ tables. ②s,o,x ,sh,ch结尾的词 ...

  6. tooth的用法_tooth的复数形式

    展开全部 tooth的复数形式是teeth.过去式是toothed.过去分词是toothed.现在分词是toothing.第三人称单数62616964757a686964616fe78988e69d8 ...

  7. data单复数一样吗_data的复数形式是datas还是data?rt

    data的复数形式是datas还是data? rt 爱做梦的小菇凉 *|用户:要求回答的 带个面包去流浪|用户:优质回答: 不可数 用户:惯性宠爱i的其他回答:不可数名词 用户:失控的其他回答:不可数 ...

  8. data单复数一样吗_data和datum谁是单数形式,谁是复数形式?

    首先,datum 是单数, data是datum的复数形式.(类似 medium 和 media) 其次,datum很少被用到了,现在大家往往用data.data是个单数不可数词语.类似sand 和w ...

  9. whose引导的定语从句,先行词是复数形式,从句里谓语动词用单数还是复数?

    得看whose后面跟的名词,如果是复数,定语从句的谓语动词就用复数,如实单数就用单数. 比如说: we live in a house whose windows are broken. we liv ...

最新文章

  1. UA OPTI501 电磁波 经典电动力学中的Fourier方法基础
  2. idea 关于高亮显示与选中字符串相同的内容
  3. max导出fbx设置_真3D虚拟偶像制作教程——虚拟偶像人物模型导出前的处理
  4. 系统没有安装vc9.注意是x86 32位_Windows 软件默认安装位置之谜
  5. 如何忽略SVN目录?
  6. 【Spring第十一篇】Transaction
  7. weekend110(Hadoop)的 第七天笔记
  8. 阶段3 1.Mybatis_07.Mybatis的连接池及事务_6 mybatis中的事务原理和自动提交设置
  9. Latex 的基本语法
  10. popWindow回传方法
  11. c语言实现对矩阵进行行程编码,游程编码行程编码.pptx
  12. 工作范围说明书与需求说明书
  13. 电商后台设计:系统消息
  14. Spring事务报错Transaction synchronization is not active
  15. FAR PASCAL 的解释
  16. 如何使用计算机隐藏功能,Win7系统25个隐蔽功能使用方法
  17. ion android 内核,关于Android中ION的libion
  18. 你知道如何把文字转语音真人发声吗?试试这个方法
  19. 借助人脸识别智能门禁,管好智慧工地出入口
  20. 简述Tomcat的作用

热门文章

  1. 互联网思维之“独孤九剑”与19条法则
  2. 纳雷科技周坤明:毫米波雷达的开发与应用技术
  3. MySQL配置无法写入与服务无法启动解决办法
  4. Unity3d 分辨率设置无效
  5. 我学python的那段日子(三)python基本语法(一)
  6. Beanstalkd源码分析—事件超时的处理
  7. 2021年初级会计职称《初级会计实务》考试真题和答案
  8. 阿里云 kbe frp
  9. IntelliJ Idea的黑色主题+代码高亮
  10. xshell如何修改服务器的dns,xshell上服务器配置dns