Ряды Фурье. Интеграл Фурье. Преобразования Фурье. Косарев А.А - 25 стр.

UptoLike

25
(см . рис.15). Так как для этой функции
∞→
0
,)( dttf то формула (4.1) (она
может быть еще в виде
+∞
∞−
= dtetfS
ti ω
ω )()( ) не
может быть применена непосредственно. Чтобы обойти это затруднение,
рассмотрим вместо
)
(
t
f
функцию
t
etf
α
)( при
0
α
Подставляя
t
etf
α
)( в формулу (4.1) и замечая, что
1
)
(
=
t
f
при
,
0
0
)
(
0
<
=
t
при
t
f
и
t
получим
===
∫∫
+−
dtedteeS
titit
0
)(
0
0
0
limlim)(
ωα
α
ωα
α
ω
=
.
11
lim
)(
lim
2
0
0
)(
0
π
α
ωα
α
ωωωαωα
i
ti
e
i
iii
e
+−
==
+
=
+−
Имеем, следовательно,
,
1
)(
2
π
ω
ω
i
eS
= откуда находим модуль и фазу :
.
2
)(;
1
)(
π
ωϕ
ω
ω == S Графики этих функций изображены на рис.16.
Пример 2. Спектр прямоугольного импульса .
Прямоугольный импульс (см . рис. 17) высотой
h
и длительностью
τ
задан
уравнениями:
<<−
><
=
.
22
,
,
22
,0
)(
ππ
ππ
t приh
tиtпри
tf
                                                      25

                                                           ∞
(см. рис.15). Так как для этой функции                         ∫ f (t ) dt → ∞, то формула (4.1) (она
                                                               0




                                                                                +∞
                                   может быть еще в виде S (ω ) = ∫f (t )e −i ω t dt ) не
                                                                                −∞
может быть применена непосредственно. Чтобы обойти это затруднение,
рассмотрим вместо f (t ) функцию f (t )e −α t при α → 0.
Подставляя f (t )e −α t в формулу (4.1) и замечая, что f (t ) =1 при
t ≥0 и f (t ) =0 при t <0, получим
                        ∞                                  ∞
                                −α t −i ω t
          S (ω) = lim ∫e            e         dt = lim ∫e −(α +iω ) t dt =
                 α→ 0                              α→ 0
                        0                                  0
                                                                                  π
                   e −(α +i ω) t         ∞
                                                       1      1 i −i
            = lim                             = lim        = =− e 2 .
             α → 0 −(α +iω )                   α → 0 α +i ω i ω ω
                                         0
Имеем, следовательно,
                            π
                 1 −i
         S (ω ) = e 2 , откуда находим модуль и фазу:
                 ω
        1             π
S (ω ) = ; ϕ (ω ) = .     Графики этих функций изображены на рис.16.
        ω             2




Пример 2. Спектр прямоугольного импульса.
Прямоугольный импульс (см. рис. 17) высотой h и длительностью τ задан
                      �               π       π
                        �� 0 , при t < 2 и t > 2 ,
уравнениями: f (t ) =�
                          � h,        π   π
                           ��  при −