フーリエ係数の計算方法とフーリエ級数の求め方

このQ&Aのポイント
  • フーリエ係数を求めるには、積分範囲ごとに計算式を適用し、a0, an, bnを求めます。
  • フーリエ係数を求める際には、f(t)の定義域に応じて積分範囲を指定します。
  • フーリエ級数を求めるには、計算したフーリエ係数を用いてf(t)を表現することができます。
回答を見る
  • ベストアンサー

フーリエ係数

画像のような波形信号のフーリエ係数を求めるときは [0-π]の範囲ではf(t)=4sin(t)で、[π-2π]の範囲ではf(t)=0として計算すればよいのでしょうか? そうすると計算式は積分範囲は[0-π]で a0=(1/π)*∫4sin(t)dt, an=(1/π)*∫4sin(t)*cos(nt)dt, bn=(1/π)*∫4sin(t)*sin(nt)dt, となるのでしょうか? また、周期2πで、[-π,π]において、f(t)=π-|t|、で表わされる関数f(t)のフーリエ係数は a0=π, an=(2/n)*(cos(nπ)-sin(nπ)), bn=0, になったのですが(計算があってるかはわかりません) フーリエ級数を求めるには、この後どうすればいいのでしょうか? よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • info22
  • ベストアンサー率55% (2225/4034)
回答No.1

> [0-π]の範囲ではf(t)=4sin(t)で、[π-2π]の範囲ではf(t)=0として計算すればよいのでしょうか? それでいいですよ。 展開式が f(t) = (a_0/2)+Σ[n=1, ∞]( a_n cos(nt) + b_n sin(nt) )…(◆) であれば お書きのa0、an、bnの積分の式でOKです。 >また、周期2πで、[-π,π]において、f(t)=π-|t|、で表わされる関数f(t)のフーリエ係数は >a0=π, >an=(2/n)*(cos(nπ)-sin(nπ)), >bn=0, >になったのですが(計算があってるかはわかりません) bn=0は合っていますが、 a0とanが間違い。 偶関数の場合の係数の公式を使って計算して 見て下さい。 正:a0=π^2, an=2π/n >フーリエ級数を求めるには、この後どうすればいいのでしょうか? 上の(◆)の式に代入するだけです。

参考URL:
http://queen.kagennotuki.com/node9.html
avenew
質問者

お礼

できました!ありがとうございました!

関連するQ&A

  • フーリエ係数の計算

    「Excelで学ぶ理論と技術 フーリエ変換入門」の記載事項に関する質問です。 δΔt(t)=Σδ(t-kΔt) (k=-∞ ~ ∞) と定義したとき この関数をフーリエ級数展開は,偶関数のため bn=0 an=(2/T)∫g(t)cos(2πnt/T)dt (積分範囲 0~T) サンプリング周波数 fs=1/Δtとすると an=(2/Δt)∫δΔt(t)cos(2πn・fs・t)dt 以下の積分範囲は(-Δt/2~Δt/2)   =(2/Δt)∫[Σδ(t-kΔt) (k=-∞ ~ ∞)]cos(2πn・fs・t)dt   =(2/Δt)∫δ(t)cos(2πn・fs・t)dt   =(2/Δt) 質問はここからです。 1 anの積分範囲が 0~T が -Δt/2~Δt/2 に変わってしまっているのはなぜでしょう。 2 ∫δ(t)cos(2πn・fs・t)dt=1になる理由(どうやって積分しているのかという計算の過程)が分かりません。  御回答をいただける方はいらっしゃるでしょうか。

  • フーリエ級数を求める課題で…

    はじめまして。フーリエ級数を求める課題でつまづいてしまったので、解き方が判る方がいらっしゃればお願いいたします。 途中まで解いてみたものも併記しますので、間違いがあるようでしたら指摘頂ければ幸いです。 問.以下に示す周期2の関数f(t)のフーリエ級数を求めよ。 f(t)=|sin(πt)| (-1<t<=1) 絶対値を外して考えると  f(t)= {-sin t (-π<t<=0) sin t (0<t<=π)} これをフーリエ変換の基本式  f(t) = a0 + Σ(n=1→∞){an×cos(2πnt/T) + bn×sin(2πnt/T)} に対応させると  a0=0  cos(nt)=0 より  f(t) = Σ(n=1→∞){bn×sin(2πnt/T)}     =2/T × ∫(-T/2→T/2){f(t)×sin(2πnt/T)}dt     =1/π × ∫(-π→π){f(t)×sin(nt)}dt     =1/π × ∫(-π→0){(-sint)×sin(nt)}dt × ∫(0→π){sint×sin(nt)}dt ここまで展開してみたのですが、この積分が解けずにつまずいています。 どなたかお願いいたします。

  • フーリエ係数の公式

    フーリエ級数の係数 an=(1/π)∫f(x)cos(nx)dx, bn=(1/π)∫f(x)sin(nx)dx 積分区間:0≦x≦2π の導き方を詳しく教えてください。 フーリエ展開の定義式の両辺にcos又はsin(mx)を掛け、両辺を積分するという所まではわかります。 そこから先を”詳しく”お願いします。

  • 矩形波『Dutyアリ』のフーリエ級数で周波数は?

    矩形波『Dutyアリ』のフーリエ級数展開が >矩形波f(t)の1周期を[-π,π]、duty=d (0<d<1)とし、f(t)を >f(t)=1, |t|≦dπ >f(t)=0, dπ<d≦π >で与えるとすると、f(t)は偶関数となるから >フーリエ係数a0,an,bnは >bn=0 (n=1,2,3,...) >a0=(1/π)∫[-dπ,dπ] 1 dt=2dπ/π=2d >an=(1/π)∫[-dπ,dπ] 1*cos(nt)=2sin(nπd)/(nπ) (n=1,2,3,...) > >∴f(t)=d+Σ[n=1,∞] {2/(nπ)}sin(nπd)cos(nt) >=d+(2/π)[sin(πd)cos(t)+(1/2)sin(2πd)cos(2t) >+(1/3)sin(3πd)cos(3t)+(1/4)sin(4πd)cos(4t)+ … >+(1/n)sin(nπd)cos(nt)+ …] >と展開できます。 までは理解できるのですが, これに 周波数[Hz]を組み込むには どのような式になるのでしょうか?

  • フーリエ級数の求め方。

    フーリエ級数展開の問題で [-π,π]の区間で|sin(t)|をフーリエ級数展開せよ。という問題です。 公式に当てはめて a_0 = (1/π)*∫[-π,π] |sin(t)| dtとなって、まずこれを =(2/π)*∫[0,π] sin(t) dtと直せますか? 絶対値がついているのでsin(t)は、π周期になってるのでこう直せると思ったんですが。 次にa_nを求めるのに a_n=(1/π) * ∫[-π,π] (|sin(t)| * cos(nt)) dt これも =(2/π)*∫[0,π] sin(t) * cos(nt) dtとしてしまって問題ないですか? あとこの積分は 部分積分や三角関数の積和の公式を使って解けばいいのでしょうか? フーリエ級数について勉強を始めたばかりで自信がなくて細かいことを聞いてしまって 申し訳ありませんがよろしくお願いします。

  • フーリエ級数展開の問題の解き方

    区間[0,2π]での(sin(t/2))^2をフーリエ級数展開求めろという問題なんですが, a_0=(1/π)*∫[0,2π] (sin(t/2))^2 dt =(1/ 2*π)*∫[0,2π] (1-cos(t)) dt =1 なのはあってると思うんですが, a_n=(1/π)*∫[0,2π] ((sin(t/2))^2) * cos(nt) dt と b_n=(1/π)*∫[0,2π] ((sin(t/2))^2) * sin(nt) dt を解くとどっちも0になってしまいます。 解答ではフーリエ級数展開したのは,(1/2) - (1/2)*cos(t)となっているんですが -(1/2)*cos(t)はどこからでてきたのでしょうか? よろしくおねがいします。

  • フーリエ級数について

    現在フーリエ級数の問題を解いているんですが、解答がないので答えが合っているか教えて下さい。また間違えていたら解答と解き方を教えてください。 f(t)のフーリエ級数を求めよ。 f(t)=0 (-π<t<0)    t (0<t<π) 自分の解答 a0=π/4 , an=(1/2)*cos nπ , bn=(π/2)*sin nπ よろしくお願いします。

  • 台形波のフーリエ級数

    台形波のフーリエ級数の問題です。写真の台形波のフーリエ級数を計算してみたのですが、これであっていますでしょうか?もし間違っていたら指摘してください!!回答よろしくお願いします。   f(t)=(Vm/α)t (0<=t<=α)   f(t)=Vm (α<=t<=π-α) A0=An=0 Bn=1/π∫[2π→0]f(t)(sinnt)dt =1/π×4∫[α→0]f(t)(Vm/α)t(sinnt)dt + 1/π×2∫[π-α→α]Vm(sinnt)dt =(4Vm/πα){-α(cosnα)/n+sinnα/n^2} + (2Vm/π){-cosn(π-α)/n+cosnα/n} =(2Vm/π){2sinnα/n^2α - cosnα/n - cosn(π-α)/n} よって、 f(t)=(2Vm/π)Σ[n=1,∞]{2sin(2n-1)α/(2n-1)^2α - cos(2n-1)α/ (2n-1) - cos(2n-1)(π-     α)/(2n-1)}sin(2n-1)t

  • フーリエ級数の求め方

    区間[-π,+π] f(t)=+E (-π<t<0) f(t)=-E (0<t<π) 以上の条件でn=,1,2,3までの展開式とn項目の係数an,bnの一般式の形を示す この問題で、bn=1/π∫f(t)sin nt dt =-2E/π[-cosnt/n] (n>=1) =2E/nπ(cosnπ-cos0) となったのですが、anと展開式の求め方が分かりません。どなたかとき方とできたら計算結果を教えてください。

  • フーリエ級数の問題

    f(x)は周期2πをもつとする。 f(x)のフーリエ級数を求める。 (1)f(x)=x(-(π/2)<x<(π/2)),π-x((π/2)<x<(3π/2)),  この条件でフーリエ級数を求めると、  グラフを描くと奇関数になるので、a0=0,an=0, bn=(4/nの2乗π)sin(π/2)n したがってフーリエ級数は、 f(x)=(4/π){sinx-(1/9)sin3x+(1/25)sin5x-・・・} でいいのでしょうか? (2)f(x)=xの2乗(-(π/2)<x<(π/2)),π/4((π/2)<x<(3π/2)),  グラフを描くと、偶関数になったので、bn=0, a0=(πの2乗)/6, an=(2/π){(π/nの2乗)cos(π/2)n-(2/nの3乗)sin(π/2)n} よって、  f(x)=((πの2乗)/6)+(2/π){-2cosx-(π/4)cos2x+(2/27)          cos3x+・・・} これでいいのでしょうか?  ご回答よろしくお願いします。