�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* ���+ �,-.)*. '*.)*' /������� � ��������0 f ( x ) 0 ��1��� �� ��� �������� [ − L 2 , L 2 ] ! ( ) f x − L L 2 2 �� ��2 2��� �� �����3����� f ( x ) �� ��� �������� [ − L 2 , L 2 ] 2��� � ������� ������0 ˜ f ( x ) # � ������� ������ �� � ������ ���4������� �� � ��� �� 4���� ���������0 { φ n ( x ) = e 2 πinx/L , n ∈ � � } 0 ���� �� � ∞ ˜ c n e 2 πinx/L f ( x ) = n = −∞ 2���� c n ��� ��� ������� ���5������#
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* 6��+ ����� 4���� ��������� ���� �2� ��������� ����������# ���� ��� ��& 7*.),�)/ 2��� ������ L 0 ���� �� φ n ( x + L ) = φ n ( x ) 0 ��� �������& �6& ,.�8,�,9�( �� ��� �������� [ − L 2 , L 2 ] 0 ���� �� � 0 , �� n � = k � L 2 e 2 πinx/L e − 2 πikx/L dx = L, �� n = k − L �������& 2 7������� ��& ������� ���� ˜ f ( x + L ) = ˜ f ( x ) # ��������� ˜ f ( x ) ���� ��� ���� �����3����� f ( x ) 0 4�� ���� ��� �������� ������������ �� f ( x ) �� ��� �������� [ − L 2 , L 2 ] 0 ���� �� p ( x ) ! ( ) p x x − 3 3 L − L L L 2 2 2 2
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* +��+ 7������� �6& ���4��� ��� �� ��������� ��� ������� ���5������0 c n 0 ������ ��� ��������� ���� ��� ������� ������ ˜ f ( x ) ! � � L ∞ L � 2 2 f ( x ) e − 2 πikx/L dx = e 2 πinx/L e − 2 πikx/L dx c n − L − L n = −∞ 2 2 = 0 + 0 + . . . + c k × L + . . . + 0 + 0 � L c n = 1 2 f ( x ) e − 2 πinx/L dx ���������### L − L 2 *3����� �! ���� ˜ f ( x ) 2��� f ( x ) = | x | �� ��� �������� [ − 1 , 1] � 1 � 1 c n = 1 f ( x ) e − πinx dx = 1 f ( x ) [cos( nπx ) − i sin( nπx )] dx 2 2 − 1 − 1 � 1 � 1 � x � 1 = 2 0 − 1 x cos( nπx ) dx = nπ sin( nπx ) sin( nπx ) dx 2 nπ 0 0 � 0 , � � 1 = ( − 1) n − 1 �� n ���� ( n � = 0) = − 1 − 1 nπ cos( nπx ) = − 2 n 2 π 2 n 2 π 2 , �� n ��� nπ 0
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* "��+ c 0 = 1 2 �������& ∞ � e inπx ��������� f ( x ) = 1 2 − 2 ˜ π 2 n 2 � � −∞ � � ��� � � ∞ = 1 2 − 4 cos( nπx ) π 2 n 2 n =1 , 3 , 5 ,... �������& '���� �� ����������� 8�2 ���� ���� ��� ���5������ | c n | �������� 2��� n → ∞ : ��� *3����� � 2� ����! 2 | c n | = n 2 π 2 , n ��� | c 0 | = 1 2 | c n | = 0 , n ���� ( n � = 0) ��������� ��� ���5������ | c n | �������� ���� 1 n 2
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* ;��+ abs ( ) c n 05 . 0203 . 0023 . n − 2 − 1 1 2 Coefficients of LOW frequency modes Coefficients of HIGH frequency modes *3����� 6 ���� ˜ f ( x ) 2��� f ( x ) = x �� ��� �������� [ − 1 , 1] c n = i ( − 1) n , c 0 = 0 nπ | c n | = 1 nπ, | c 0 | = 0 ��������� ��� ���5������ | c n | �������� ���� 1 n ��� � ∞ � ∞ ( − 1) n sin( nπx ) ( − 1) n e inπx f ( x ) = i = − 2 ˜ �������& π n π n n = −∞ n =1
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* %��+ abs ( ) c n 031 . 016 . 011 . n − 2 − 1 1 2 Coefficients of LOW frequency modes Coefficients of HIGH frequency modes )� ������� 2� ���� ��� �����2��� ### ���� p ( x ) �� ��� �������� ������������ �� f ( x ) �� ��� �������� [ − L 2 , L 2 ] 0 ���� 7������� ������������ ������� ������ /�������� ���� 1 p ( x ) ������������� ���# n /�������� ���� 1 p ( x ) ���������� p ′ ( x ) ������������� n 2 p ( x ) ���������� /�������� ���� 1 p ′ ( x ) ���������� n 3 p ′′ ( x ) �������������
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* <��+ ���������0 ��� �������� ��� �������� ������������ �� f ( x ) ��0 ��� ������ ��� ������� ������ 2��� �������� ���� �������� �� ��������� 2��� �� ����� �� ��� ����������� �� ������ �(��*.& *3����� + ���� ˜ f ( x ) 2��� f ( x ) = x, x ∈ [0 , 1] 1 Option (1) − 1 1 1 1 1 Option (2) − 1 1 ��� �� ������ ��& 4�����:
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* =��+ ��� ��>������ �� ��� ����� �� ����������� �� ��� ������� ������ �� *3$ ������ � ��� 6 �� ����� 2��� ��� ��������� ������� ������ ��� ������� ��� ��>����� ������ �� n ### Example 1 till n = 0 till n = 1 till n = 3 till n = 5 till n = 7
�������� ���������� �������� � �������� �� ������� ����������� ������� �������� � ������������ �� �������� �����! "#� $ "#%& '()�* ?��+ Example 2 1 till n = 0 0.5 0 −0.5 −1 −3 −2 −1 0 1 2 3 1 till n = 1 0.5 0 −0.5 −1 −3 −2 −1 0 1 2 3 1 till n = 3 0.5 0 −0.5 −1 −3 −2 −1 0 1 2 3 2 till n = 5 1 0 −1 −2 −3 −2 −1 0 1 2 3 2 till n = 7 1 0 −1 −2 −3 −2 −1 0 1 2 3
Recommend
More recommend