I интеграл Фурье I. Косинус и синус образы Фурье I. Фундаментальные теоремы I. 3 Формулы Фурье

f(x) =
1, если |x| < 1;

0, если |x| > 1.

f(x) = ² ∫ ∞ ^sin(λ) cos(λx)dλ 0

{

f(x) =
sgnx, если |x| < 1;

0, если |x| > 1.


2
f(x) = _π ∫0∞ ^{1 − cos(λ)} × sin(λx)dλ

f(x) = sgn(x − a) − sgn(x − b).

Ответ: f(x) = _{2 ∫ ∞ sin(λ)(x − a) − sin(λ)(x − b)}dλ 0
№3884

f(x) =
{_{h(1 − |x|), если |x| ≤ a;} 0, если |x| > a.
Ответ: f(x) = _{2h ∫ ∞ 1 − cos(aλ)} cos(λx)dλ 0
№3885 (a>0)


1
f(x) = _{a2 + x2}

20

II.5. Примеры представления некоторых функций интегралом Фурье

Ответ:

№3886 (a>0)

Ответ:

№3887

Ответ:

№3888

Ответ:

№3890 (a > 0)

Ответ:

№3891 (a > 0)



₁ 1
∫ _{∞
a2 + x2} = _a 0 e^−a cos(λx)dλ


x
f(x) = <sub>a2 + x2

x</sub>
∫ _{∞
a2 + x2} = 0 e^−a sin(λx)dλ

{

f(x) =
sin(x), если |x| ≤ π;


0, если |x| > π.


2
f(x) = _π ∫0∞ _siⁿ⁽_λ^π) sin(λx)dλ

{

f(x) =
cos(x), если |x| ≤ ₂;
0, если |x| > ₂.


2
f(x) = _π ∫0∞ ^cos(λ ₂⁾ cos(λx)dλ

^f(x) = e^−|x|


2α
f(x) = _π ∫0∞ ^cos(λx)dλ

f(x) = e^−|x| cos(βx)

Ответ:

₁

α 1
∫ _∞
^{f(x) =} π ₀ ^[(λ − β)² + α^{2 +} (λ + β)² + α^{2]cos(λx)dλ}

№3892 (a > 0)

21

Глава II. Конкретные примеры вычисления интеграла Фурье

f(x) = e^−|x| sin(βx)

Ответ:
4αβ ^{∫ ∞} λsin(λx)
π ₀ [(λ − β)² + λ²] + [(λ + β)² + α²]

№3893

^f(x) = e^−x3


1

π
Ответ: e−x4 = √ _{∫ ∞} e 42 cos(λx)dλ 0
№3894

^f(x) = xe^−x3

Ответ: xe−x2 = 2√π _∫0_∞ λe 42 sin(λx)dλ
№3895 Данную функцию представить интегралом Фурье, продолжая ее
a) четным образом; b) нечетным образом.

f(x) = e^−x,(0 < x < ∞)

Ответ: a)e−x = ₂ ∫ _{∞ cos(λx)}dλ,(0 ≤ x < +∞) 0
b)e^−x = ² ∫ ∞ ^λsin(λx)dλ,(0 < x < +∞) 0
Найти преобразование Фурье

₁ 1
∫ _+∞ ∫ _l

2π 2π
F(x) = √ f(t)e^−itxdt = √ lim f(t)e^−itxdt
−∞ ^l→+∞ −l

для функции f(t),если: №3896
^f(x) = e^−|x|

(α > 0)

22
II.5. Примеры представления некоторых функций интегралом Фурье


2 α
Ответ: √

F(x) = _π × _{x2 + α2} Продемонстрируем как эти примеры решаются в Maple:

№3881

^> restart:
^> with(inttrans):
^> f:=(x)->piecewise(x>-1 and

_f := x → ₀
^> fourier(f(x),x,lambda);

x<1,1,x<-1 and x>1,0);

-1and x<1
x<-1 and 1

2
sin(λ)
λ

{
^> invfourier(f(x),lambda,x);


Dirac (x)
1 and (−1 < x,x < 1)
0 and (x < −1,1 < x) №3883
^> restart:
^> with(inttrans): ^> assume(b>a):
^> f:=(a,b,x)->signum(x-a)-signum(x-b);
f := (a,b,x) → −signum (−x + a) + signum (−x + b) ^> fourier(f(a,b,x),x,lambda);
fourier (signum (−x + b),x,λ) − fourier (signum (−x + a),x,λ) ^> invfourier(f(a,b,x),lambda,x);
Dirac (x)(−signum (−x + a) + signum (−x + b)) №3885
^> restart:
^> with(inttrans): ^> assume(a>0):

( )
^> f:=(a,x)->1/((a)^(2)+(x)^(2));

( )
f := (a,x) → a² + x₂ ^{−1 >} fourier(f(a,x),x,lambda);