• ベストアンサー

フーリエ変換

2つの問題があります。 もし、解法がお分かりの方がいらっしゃいましたら、ご教授ください。 フーリエ変換は、次のように表す。 F(u)=∫(-∞→∞) f(x)e^(-i2πux) dx (1)f(x)をcだけ推移させた関数f(x-c)のフーリエ変換を求めなさい。 (2)f(x)=ae^(-bx^2)のフーリエ変換を求め、(1)の答えをふまえて、f(x)=ae^(-b(x-c)^2)のフーリエ変換を求めよ。ただし、∫(-∞→∞) e^(-x^2) = √π とする。 -----自分での解答----- (1)F(u)=∫(-∞→∞) f(x-c)e^(-i2πu(x-c)) dx このような解答でよろしいのでしょうか? (2)F(u)=∫(-∞→∞) ae^(-bx^2) e^(-i2πux) dx ←中略→ F(u)=((a√π)/√b)*e^((-π^2*y^2)/b) とのあと、どのように計算していいのか分かりません。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • ion12wat
  • ベストアンサー率33% (9/27)
回答No.2

(1)についてです。 フーリエ変換が以下のように表されるとき、 F(u)=∫(-∞→∞)f(x)e^(-i2πux)dx f(x-c)のフーリエ変換は次のように表されます。 F1(u)=∫(-∞→∞)f(x-c)e^(-i2πux)dx したがって、t=x-cとして置換積分をしましょう。 すると、 F1(u)=e^(-2πcu)∫(-∞→∞)f(t)e^(-i2πux)dt =e^(-2πcu)F(u) 以上のように、f(x)をcだけ平行移動したときの フーリエ変換は、F(u)を用いてあらわすことができます。

ryotarou_2005
質問者

お礼

ご丁寧に回答を頂き、ありがとういございました。 助かりました。

その他の回答 (1)

  • guuman
  • ベストアンサー率30% (100/331)
回答No.1

F(u)=∫(-∞→∞)dx・f(x)・e^(-i・2・π・u・x) Fc(u)=∫(-∞→∞)dx・f(x-c)・e^(-i・2・π・u・x) Fc(u)をF(u)であらわすだけ 置換積分すればサルでもわかるはず

ryotarou_2005
質問者

お礼

置換積分を使うってのが、ひらめきませんでした。 ありがとうございました。

関連するQ&A

  • フーリエ変換

    さっそく質問なんですが。 f(x)=0 (-∞<x<-1 ) 1 (-1<=x<0 ) -1 ( 0<=x<1 ) 0 ( 1<=x<∞ ) この関数のフーリエ変換を求める問題なんですが。 僕は フーリエ変換 = 1/(√2π)∫[-1~0]e^(-jux)dx-1/(√2π)∫[0~1]e^(-jux)dx ※[ ]は積分範囲 とやって解いたんですが。 答えが (1/j)*√(2/π)*{(cos(u)-1}/u になってしまいました。 解答を見ると √(2/π)*{(cos(u)-1}/u となっていて(1/j)が余分な結果なりました。 どうして合わないのか教えてください。 非常にわかりにくい式ですいません。

  • フーリエ正弦変換、余弦変換

    この問題の解き方、考え方を教えて下さい。 f(x)={sin x (|x|≦π) 、0 (|x|>π) 答え・・・2 sin πu /(1-u^2) f(x) は奇関数 f(x)のフーリエ変換は 正弦変換を用い、 -2i∫(0→π) (sin x)(sin ux) dx ↓加法定理を用いて変形。 = -2i∫(0→π)(-1/2)(cos(1+u)x - cos(1-u)x) dx となりますが、このままやるとsin πuではなくsin(1+u)πという形になってしまいます。

  • フーリエ変換

    フーリエ変換を求める問題です f(x)=1(|x|<1)    0(|x|>=1) これを求めるときF(ζ)=1/2π∫[-∞、∞]e^-iζx dx を使いますよね。 この後、どのように計算しますか?教えてください。

  • フーリエ変換

    フーリエ変換について。 f(x)=e^(-x^2/2a^2)について。 A(k)=∫[-∞→∞]f(x)coskxdx B(k)=∫[-∞→∞]f(x)sinkxdx としたときフーリエ変換A(k),B(k)を求めよ。 またG(k)=∫[-∞→∞]f(x)e^(-ikx)dxとしたとき、G(x)も求めよ。という問題についてなんですが、G(k)=A(k)-iB(k)となることはすぐにわかります。 解答にはA(k)=√(2π)ae^{(-ak)^2/2} B(k)=0 G(k)=A(k)となっています。 ここでA(k),B(k)のみが答えにかかれていますが、なぜこのように導かれるのでしょうか? 非常に難しい式になるようですが、なぜこのように求められているのでしょうか? 積分範囲は-∞→∞と定義ではなっていますが、これは周期関数ではない場合での話ですよね。 すなわち一般関数において-∞→∞となるわけですが、このf(x)でも積分範囲は-∞→∞ですか?

  • フーリエ変換がよくわかりません。

    フーリエ積分の勉強を始めたばかりで、まだ慣れずどうやればいいのかわかりません。 とても初歩的なことだと思いますがお願いします。 f(x)=exp(-x^2/2) のフーリエ変換を求めたいのですが、 F(f(x))=1/√2π∫(-∞~∞)exp(x^2/2+iωx)dx としてからの変換がわかりません。 その際 ∫(-∞~∞)exp(-αx^2)dx=√π/α を用いれます。 フーリエ変換というより積分計算かもしれないのですが、教えてください。

  • フーリエ変換(スペクトル解析について)

    解き方を教えて下さい。よろしくお願いします。 g(x)={1-|x| (|x|≦1) 0 (|x|>1) のときスペクトルを求めよ。 答え・・・Sg(ω)= 2(1-cosω)/(πω^2) (ω>0) 1/π (ω = 0) g(x)のフーリエ変換は G(u)=2(1-cos u)/u^2 反転公式を適用し g(x)=1/π∫(0→∞) 2(1-cos ω/ω^2 ) cos ωx dω 角周波数にたいしてcos ωxの成分は2(1-cos ω/ω^2 ) であり求めるスペクトルは ω>0において Sg(ω) = 2(1-cosω)/(πω^2) というところまでは分かるのですが、ω=0の場合は どのように考えるのでしょうか?単純にω=0を代入すると 分母が0になってしまいます。 同様の問題で、 1 (0≦x<1)) f(x)= -1 (-1<x<0) 0 (|x|≧1) のフーリエ変換に反転公式を適用して連続スペクトルを出すという問題で、 これは奇関数なので正弦変換を用い、 F(u)=-2i∫(0→1) sin ux dx = 2(cos u -1) i/uとなり 反転公式f(x) = i/π∫(0→∞) F(u) sin ux duに代入し f(x) = i/π ∫(0→∞) (2(cos u -1) i/u) sin ux dx より、スペクトルはSf(ω)= (2i/π) * (cos ω -1) i/ω = - 2(cos ω -1)/(πω) (ω>1)? となりましたが、この答えは合っているでしょうか?また、ω=0の場合のスペクトルの式は どのようになるのでしょうか?

  • フーリエ変換の問題。助けてください!!

    フーリエ変換の問題です。 関数f(x)のフーリエ変換F(ω)および逆変換を次のように定義する。 F(ω)=∫[∞→-∞]f(x)e^(-iωx)dx f(x)=(1/2π)∫[∞→-∞]F(ω)e^iωx dω 関数f(x)=e^(-ax^2)のフーリエ変換はF(ω)=(√π/a)e^(-ω^2/(4a)) で与えられる。以下の問いに答えよ。 (1)∫[∞→-∞]e^((-x^2)/2)dx を求めよ。 (2)関数g(x)が次の方程式を満足する。 ∫[∞→-∞]∫[∞→-∞]g(x-y)g(y-z)g(z)dydz=(2π/√3)e^((-x^2)/6) g(x)を求めよ。 (1)はすぐに√2πであるとわかりました。(2)は朝からずっと考えていろいろと試行錯誤してみたのですが、まったく解けません。 どなたか、教えていただけませんか?私も引き続き考えますのでどうかわかる方、よろしくお願い致します。

  • フーリエ変換の問題

    フーリエ変換の問題 学校の課題なのですが手がつまりました。 関数f(x)のフーリエ変換をF(ω) 関数g(x)のフーリエ変換をG(ω) としフーリエ変換、逆フーリエ変換を以下のように定義するとき以下を証明せよ。 F(ω)=∫[-∞→∞]f(x)exp(-iωx)dx f(x)=1/2π∫[-∞→∞]F(ω)exp(iωx)dω ∫[-∞→∞]F(ω)G(ω)dω=2π∫[-∞→∞]f(-x)g(x)dx どなたかよろしくお願いします。

  • たたみこみ積分のフーリエ変換

    またまた質問します・・ ↓の式の両辺のフーリエ変換の解説で意味がわからないところがありました。 f(x)=e^(-|x|) + a∫[x~∞]e^(x-y)f(y)dy この式の両辺をフーリエ変換するわけですが、 教科書の解説では、 g(x)≡e^x (x≦0) , g(x)≡0 (x>0)といきなり定義すると書いてあります。 すると変換後の式は、たたみこみ積分の考え方も導入して F(ω)=√{2/π}/(1+ω^2) + F(ω)a/(1-iω)となるようです。 まぁ√{2/π}/(1+ω^2)は、e^(-|x|) のフーリエ変換なのはわかります。 F(ω)/(1-iω)の部分も、g(x)のフーリエ変換にf(x)のフーリエ変換F(ω)と√2をかけただけなのでしょう。つまり、f*g=√2F(ω)G(ω) わからないのは・・ g(x)≡e^x (x≦0) , g(x)≡0と定義するに至る考え方。 たたみこみ積分は、積分範囲が0から始まっているのに対して、問の積分部分はxから始まることに起因してg(x)をそのように定義するのかな??っていうのはなんとなく分かりますが、、その間の具体的な道筋が思いつきません!!わかりやすく教えていただきたいです。よろしくお願いします!! ちなみにフーリ変換は、1/√2π∫[-∞~∞]f(x)e^(-jωx)dx 畳み込みはf*g=√2F(ω)G(ω)という定義でお願いします。

  • フーリエ変換の証明問題についてなんですが、

    フーリエ変換の証明問題についてなんですが、 ∫[-∞,∞]F(ω)G(ω)dω=(2π)∫[-∞,∞]f(-x)g(x)dx について教えてください 定義式は、 f(x)={1/(2π)}∫[-∞,∞]F(ω)e^(iωx)dω F(ω)=∫[-∞,∞]f(x)e^(-iωx)dx が与えられています。畳込みを使うのかと思うのですが、全く答えに辿り着けないですorz