Προφανώς, μια συνάρτηση μπορεί να μην είναι ούτε άρτια ούτε περιττή. Όμως, μπορεί να γραφεί σαν άθροισμα μιας άρτιας fe

Σχετικά έγγραφα
Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 6: Ανάλυση Σημάτων σε Ανάπτυγμα Σειράς Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ο ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

2 ο κεφάλαιο: Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με τον Μετασχηματισμό Fourier

2. Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με την μέθοδο Fourier

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

2.1 Περιοδικές συναρτήσεις και τριγωνομετρικά αναπτύγματα

ΜΑΣ002: Μαθηματικά ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ (για εξάσκηση)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ II (ΑΠΕΙΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΗ/ΠΕΡΙΟΧΕΣ), και τις ενεργειακές στάθμες του, 2. E E E, όπου ˆ

Αόριστο ολοκλήρωμα. επαληθεύει την παραπάνω ισότητα.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΤΡΙΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Όταν η s n δεν συγκλίνει λέμε ότι η σειρά αποκλίνει.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ

Οι σειρές Fourier. Eισαγωγικές Επισημάνσεις

Λύσεις μερικών ασκήσεων του τρίτου φυλλαδίου.

() 1 = 17 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ LEGENDRE Ορισµοί

Λύσεις Εξετάσεων Φεβρουαρίου Ακ. Έτους

. (1) , lim να υπάρχουν και να είναι πεπερασμένα, δηλαδή πραγματικοί αριθμοί.

Λύσεις ασκήσεων 6. Οι συντελεστές του αναπτύγματος υπολογίζονται ως εξής: = y( ( 1) = 2 L. L n. = 0 Αναζητούμε αρμονική λύση για y(x) λόγω ΣΣ

sup(a + B) = sup A + sup B inf(a + B) = inf A + inf B.

Πολλά ψέματα λίγες αλήθειες. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΕΡΟΣ 1 ο

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις Ανάλυσης Ι (ανανεωμένο στις 5 Δεκεμβρίου 2012)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

. Όλες οι συναρτήσεις δεν μπορούν να παρασταθούν στο καρτεσιανό επίπεδο όπως για παράδειγμα η συνάρτηση του Dirichlet:

KΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΥΝΑΜΟΣΕΙΡΕΣ-ΣΕΙΡΕΣ TAYLOR

Γράφημα της συνάρτησης = (δηλ. της περιττής περιοδικής επέκτασης της f = f( x), 0 x p στο R )

~ 1 ~ ΜΙΓΑΔΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ & ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Λύσεις Διαγωνισμάτος 1 Ενότητα: Ακολουθίες-Σειρές

Σηµειώσεις. Eφαρµοσµένα Μαθηµατικά Ι. Nικόλαος Aτρέας

19 ΙΑΦΟΡΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. z x y 2xyi. Re z x y. Θα δείξουμε ότι για τους μιγαδικούς αριθμούς z για τους οποίους ισχύει ότι. z z zz. zz zz z z 1 0 z z 1 (1)

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

18 ΟΡΘΟΓΩΝΙΑ ΠΟΛΥΩΝΥΜΑ

ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΧΑΡΑΞΗ ΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

f(x)=f(x+λ), Τότε η συνάρτηση καλείται περιοδική, ο δε ελάχιστος αριθμός λ για τον οποίο ισχύει η παραπάνω σχέση καλείται αρχική περίοδος της f.

ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΩΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ (ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΑΥΤΗΣ)

Τύπος TAYLOR. f : [a, b] R f (n 1) (x) συνεχής x [a, b] f (n) (x) x (a, b) ξ μεταξύ x και x 0. (x x 0 ) k k! f(x) = f (k) (x 0 ) + R n (x)

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ» ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΩΝ. lim. (β) n +

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι ΕΡΓΑΣΙΑ 6 ΛΥΣΕΙΣ

4. Αναρµονικά περιοδικά κύµατα και σειρές Fourier

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

κι επιβάλλοντας τις συνοριακές συνθήκες παίρνουμε ότι θα πρέπει

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i.

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

( a) ( ) n n ( ) ( ) a x a. x a x. x a x a

ΣΕΙΡΕΣ TAYLOR. Στην Ενότητα αυτή θα ασχοληθούµε µε την προσέγγιση συναρτήσεων µέσω πολυωνύµων. Πολυώνυµο είναι κάθε συνάρτηση της µορφής:

Το Λήμμα του Fejér και Εφαρμογές

(s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). s n (f) g = (f D n ) g = f (D n g) = f (g D n ) = f s n (g). K n (x)g δ (x) dx. K n (x) dx.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΑΠΤΥΓΜΑΤΟΣ FOURIER ΜΕ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΟ ΤΡΟΠΟ

u x = 2uu y u y = 0 ϕ x = x t h (t), ϕ xx = x2 t 3 h (t) και ϕ y = y t h (t), ϕ yy = y2 t 3 h (t). t 2 h (t) + x2

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Λύση Εξίσωσης Laplace: Χωρισμός Μεταβλητών

Βασικές Γνώσεις Μαθηματικών Α - Β Λυκείου

16 Ασύμπτωτες. όπως φαίνεται στα παρακάτω σχήματα. 1. Κατακόρυφη ασύμπτωτη. Η ευθεία x = x0

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Ανάλυση Ι 5 Δεκεμβρίου 2014

Δομή της παρουσίασης

Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Εφαρμογών

ΛΥΣΕΙΣ 6 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ - ΠΛΗ 12,

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

. Σήματα και Συστήματα

Τετραγωνική κυματομορφή συχνότητας 1 Hz

1 1 + nx. f n (x) = nx 1 + n 2 x 2. x2n 1 + x 2n

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Για την κατανόηση της ύλης αυτής θα συμβουλευθείτε επίσης το: βοηθητικό υλικό που υπάρχει στη

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Φυλλάδιο 2

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΣΕΙΡΕΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ. v. Σε αυτή την περίπτωση το lim v

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Εκπαιδευτικός Οµιλος ΒΙΤΑΛΗ

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος ΜEd: «Σπουδές στην εκπαίδευση»

ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ TAYLOR. ,. Το πολυώνυμο αυτό ονομάζεται πολυώνυμο του Taylor και έχει τύπο ( n) Αποδεικνύεται ότι υπάρχει μοναδικό πολυώνυμο p n. 1! 2! n!

Όριο και συνέχεια πραγματικής συνάρτησης

Κεφάλαιο 2 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΜΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ. 2.1 Συνάρτηση

Μερικές ιαφορικές Εξισώσεις

n sin 1 n. 2 n n+1 6 n. = 1. = 1 2, = 13 4.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

sin(5x 2 ) sin(4x) e 5t 2 1 (ii) lim x 0 10x 3 (iii) lim (iv) lim. 10t sin(ax) = 1. = 1 1 a lim = sin(5x2 ) = 2. f (x) = sin x. = e5t 1 = 1 0 = 0.

Σηµειώσεις. ιαφορικές Εξισώσεις- Μετασχηµατισµός Laplace- Σειρές Fourier. Nικόλαος Aτρέας

Ασύμπτωτες. Διαφορικός Λογισμός μιας μεταβλητής Ι

ΣΕΙΡΕΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ

~ 1 ~ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2014 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

z i z 1 z i z 1 z i z i z 2 z 1 z zi iz 1 z 2 z 1 i z z 2 z i 2vi 2 k v v k v k 0 v 0

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Διαφορικές Εξισώσεις.

Μερικές φορές δεν μπορούμε να αποφανθούμε για την τιμή του άπειρου αθροίσματος.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 8: Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Συνεχή Κλάσματα. Εμμανουήλ Καπνόπουλος Α.Μ 282

Πανεπιστήµιο Κρήτης - Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. Απειροστικός Λογισµός Ι. ιδάσκων : Α. Μουχτάρης. Απειροστικός Λογισµός Ι - 4η Σειρά Ασκήσεων

Transcript:

Άρτιο και Περιττό μέρος Συνάρτησης Προφανώς, μια συνάρτηση μπορεί να μην είναι ούτε άρτια ούτε περιττή. Όμως, μπορεί να γραφεί σαν άθροισμα μιας άρτιας e και μιας περιττής συνάρτησης, ως εξής: Αν e και, τότε με την e να είναι άρτια συνάρτηση γιατί e e και την περιττή γιατί. e να είναι Οι σειρές Furier χρησιμοποιούνται για την προσέγγιση περιοδικών συναρτήσεων. Για το διάστημα ολοκλήρωσης [-,] (περίοδος Τ=) το ανάπτυγμα της σειράς Furier είναι: a acs bsi, όπου a d και a cs d,,,3,... και b si d,,,3,... Παρατήρηση Ο σταθερός όρος a d παριστάνει τη μέση τιμή της στο διάστημα [-,] και άρα λόγω της ιδιότητας (c) των περιοδικών συναρτήσεων για κάθε διάστημα μήκους. Παρατήρηση (Περιοδικές Συναρτήσεις και Σειρά Furier) Η σειρά Furier μιας περιοδικής συνάρτησης είναι περιοδική συνάρτηση με περίοδο, σαν άθροισμα περιοδικών συναρτήσεων με περίοδο η κάθε μία. Αυτό απορρέει από την ιδιότητα (b) των περιοδικών συναρτήσεων. Στη περίπτωση που το αρχικό διάστημα ορισμού της συνάρτησης είναι της μορφής [, ], τότε πάλι περίοδος Τ= και η σειρά Furier δίνεται ως εξής: a acs bsi με συντελεστές Furier a d και ( )cs d,,3,... και b ( )si d,,3,...

Το διάστημα ολοκλήρωσης είναι περιόδου Τ=, οπότε αν το κάτω άκρο του διαστήματος ολοκλήρωσης είναι τότε το πάνω άκρο θα είναι. Συνεπώς, αν το κάτω άκρο του διαστήματος ολοκλήρωσης είναι και το πάνω άκρο είναι π, τότε. Έτσι, στη περίπτωση αυτή θα έχουμε: ( a ( a όπου: a d cs( ) b cs( ) b si( ) si( )) ( a cs( ) b a cs d cs( ) d,,,3,... και b si d si( ) d,,,3,... si( ) Παρατήρηση Στη βιβλιογραφία μερικές φορές το ανάπτυγμα της σειράς Furier είναι: ( a cs( ) b si( ), οπότε τότε : ( ) d, a d cs,,,3,... και b si d,,,3,... 3

Οι σειρές Furier για άρτιες και περιττές συναρτήσεις. Αν μια συνάρτηση είναι άρτια ή περιττή τότε έχει πιο απλοποιημένη σειρά Furier. Αν η είναι άρτια συνάρτηση, δηλαδή ( ) d d (α) και αν η συνάρτηση d είναι περιττή, δηλαδή ( ) (β), τότε:, τότε: Γενικά ισχύει: άρτια άρτια=άρτια περιττή περιττή = άρτια άρτια περιττή = περιττή Επειδή cs =άρτια και si =περιττή, τότε: Αν =άρτια τότε η συνάρτηση ( )cs =άρτια και ( )si Αν =περιττή τότε ( )cs =περιττή και ( )si =άρτια. Οπότε, για,,,3,... λόγω της (α) και (β) θα ισχύει: η σειρά Furier για περιοδικές άρτιες συναρτήσεις =περιττή. αναπτύσσεται μόνο μέσω συνημιτονικών αρμονικών συναρτήσεων και δίνεται από τη σχέση: a a cs, όπου a d και a cs d,,,3,... Η σειρά Furier για περιοδικές περιττές συναρτήσεις θα αναπτύσσεται μόνο μέσω ημιτονικών αρμονικών συναρτήσεων και δίνεται από τη σχέση: b si, όπου b si d,,,3,... Παρατήρηση Για την κατασκευή Σειράς Furier άρτιας ή περιοδικής συνάρτησης είναι αρκετό το διάστημα [, ]. 4

Παράδειγμα. Να αναπτυχθεί σε σειρά Furier η συνάρτηση,, Λύση. Το ανάπτυγμα της σειράς Furier είναι:. a acs bsi με a cs d και b si d Η συνάρτηση είναι περιττή γιατί. Άρα το ανάπτυγμα σε σειρά Furier θα περιέχει μόνο τις ημιτονικές αρμονικές. Πράγματι, στον υπολογισμό του a cs d, η ολοκληρωτέα ή ά συνάρτηση είναι άρτια γιατί ( ) ή και cs ά, οπότε η ολοκληρωτέα θα είναι: ή άρτια = περιττή και άρα a cs d ή d, ενώ ή ά b si = ά ά d ( )si d Επειδή το δοθέν διάστημα [, ] αποτελεί μια περίοδο μήκους Τ=, θα έχουμε: b si d si( ) d ( ) dcs( ) d cs( ) cs( ) cs( ) d ( cs( )) cs( ) d cs si( ) cs (si( ) si ) cs( ) ( ) ( )( ) ( ) Έτσι, υπολογίζοντας από τη σχέση () τα b και έχοντας a αντικαταστήσουμε στην () θα προκύψει το ανάπτυγμα Furier της συνάρτησης που είναι: () a acs bsi ( ) si( ) 5

Ικανές συνθήκες για ανάπτυξη μιας συνάρτησης σε σειρά Furier Θεώρημα (Dirichlet) Υποθέτουμε ότι a) Η συνάρτηση ορίζεται στο διάστημα, πεπερασμένο αριθμό σημείων αυτού. b) Η ορίζεται εκτός του διαστήματος περιοδική με περίοδο δηλαδή. c) Οι συναρτήσεις και,. εκτός ίσως από έτσι ώστε να είναι είναι κατά τμήματα συνεχείς στο διάστημα Τότε το άθροισμα της σειράς a a cs si είναι. Η συνάρτηση αν το, είναι σημείο συνέχειας της. 3. lim lim lim lim αν το είναι σημείο ασυνέχειας. στα άκρα του διαστήματος,.. Σχόλιο: Οι συνθήκες του Dirichlet είναι ικανές αλλά όχι και αναγκαίες, δηλαδή αν οι συνθήκες ικανοποιούνται, τότε έχουμε σύγκλιση. Εάν όμως δεν ικανοποιούνται, τότε η σειρά μπορεί να συγκλίνει, αλλά μπορεί και να αποκλίνει. Θεώρημα (Parseval) Αν η σειρά Furier μιας συνάρτησης ομοιόμορφα, a., τότε d a συγκλίνει 6