• ベストアンサー

信号処理(フーリエ)の計算

an=∫(-π~π) (t*sinnωt)dt +∫(-π~π) (πsinnωt)dt この答えが0になるはずなんですが、計算すると、 途中でcosnωπがでてきてしまい、何度計算しても 最終の答えがわかりません・・・ どなたか途中計算も含めた回答お願いします。 また、sinπ^2とcosπ^2は いくつになりますか?

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67% (2650/3922)
回答No.3

「an=」と書いている所を見るとフーリエ級数の展開係数の計算のようだね。 積分範囲が(-π~π) であるところを見ると基本周期がT=2πのようだね。 従って基本角周波数ωo=2π/T=1となるね。 フーリエ級数展開する周期関数f(t)のt=-π~πの1周期は  f(t)=t (t=-π~π) のようなのでフーリエ級数展開係数はf(t)が奇関数であるから  an=0 (n=0,1,2,…)  bn=(4/T)∫(0~T/2) t sin(nωot) (n=1,2,3,…)   =(2/π)∫(0~π) t sin(nt)dt 部分積分して  bn=(2/π){[t(-1/n)cos(nt)](t:0~π)+(1/n)∫(0~π) cos(nt)dt}   =(2/π){-(π/n)cos(nπ)+(1/n)[(1/n)sin(nt)(t:0~π)}   =(2/π){-(π/n)*(-1)^n+((1/n)^2)sin(nπ)}   =(2/n)*(-1)^(n+1) (n=1,2,3,…) フーリエ級数展開は  f(t)=Σ(n=1,∞) (2/n)*((-1)^(n+1))sin(nt) となります。 >an=∫(-π~π) (t*sinnωt)dt +∫(-π~π) (πsinnωt)dt フーリエ級数展開ではこのような式は出てきません。 教科書等で復習して確認して見てください。 なお、 a0=(2/T)∫(-π~π)f(t)dt=(1/π)∫(-π~π) tdt=0 (∵奇関数の対称区間での積分) 基本角周波数ωo=2π/T=1であるから an=(2/T)∫(-π~π)f(t)cos(nωot)dt =(1/π)∫(-π~π) t cos(nt)dt=0 (∵t cos(nt) は「tが奇関数、cos(nt)が偶関数でその積であるから」奇関数になります。奇関数の対称区間での積分は「=0」になります。 従って奇関数のフーリエ級数展開では an=0(=0,1,2,…)なので bn (n=1,2,…)しか現れません。 >この答えが0になるはずなんですが、計算すると、 途中でcosnωπがでてきてしまい、何度計算しても 最終の答えがわかりません・・・ どなたか途中計算も含めた回答お願いします。 anの式そのものが間違ってるようなのでanの計算をしても意味ないでしょう。 f(t)の正しいフーリエ級数展開の計算過程は最初に書いた通りです。 >また、sinπ^2とcosπ^2は いくつになりますか? (sin(π))^2=0^2=0 (cos(π))^2=(-1)^2=1

nymnym
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 いろいろ説明不足ですいませんでした。 なんとか解くことができました! 他の回答者の方も、ありがとうございました!

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

その他の回答 (2)

  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.2

0 にゃ、なりませんよ。 右側の積分は、0 になるけれど、 左側の積分は、0 じゃない。 地道に、部分積分してごらんなさい。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。
  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

この式になるまでの過程のどこかで間違えてるんじゃないですか?

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 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

  • フーリエ級数の展開

    An=2/4∫(0→4)i(t)sin(nωt)dt Bn=2/4∫(0→4)i(t)cos(nωt)dt i(t)=0:0≦t≦1 =(2-t)Im:1≦t≦2 =0:2≦t≦3 =(t-4)Im:3≦t≦4 以上のような関数を展開したとき、 An={ {1/(nω)}sin(2nω)-{2/(n^2ω^2)}sin(5nω/2)sin(nω/2)}Imsin(nω) Bn={ {1/(nω)}cos(2nω)-{2/(n^2ω^2)}sin(nω/2)cos(5nω/2)}Imsin(nω) となるそうなのですが、いくら計算してもこのような形になりません。 三角関数同士の積の形にすら辿り着けず苦戦しております。 計算過程や注意点を教えていただければ幸いです。

  • この極限の問題の解説お願いします2。(わかり次第締め切り)

    lim(n→∞)sinnπ=0 sinnπがsinnπ=0になるのはどうしてでしょうか? 似たような問題で lim(n→∞)tannπ=0 tannπがtannπ=0になるのも分かりません。 また cosnπ=(-1)^nもです。 上の問題の発展(?)した問題の解説もお願いします。 lim(n→∞){(1/n)cosnπ/4} の問題の解説で -1≦cosnπ/4≦1 となっているのですが、どこから1と-1が出てきたのかが分かりません。 cos45°関係しているのでしょうか? sinやcosやtanが出てくると全然分からなくなってしまいます。 なにか問題を解く上でコツがあれば教えてください。

  • 積分計算

    以下の積分計算、間違っているのですが、どこで間違っているのかご指摘お願いいたします。 ∫{(sin x)^3・cos x }dx cos x = t とおくと、 -sin x ・ dx = dt よって、与式は ∫-(sin x)^2 ・ t ・ dt = ∫ (t^2 - 1)t・dt = 1/4 (t^4 - 2t^2) = 1/4 (cos x)^2 {(cos x)^2 -2}

  • この不定積分の計算をおしえてください

    1/(2+sin X) の不定積分の計算がわかりません。 t=tan X/2 を使うらしいんですが、どうしても答えが違うのでおしえてください。 まず sin X = 2t/(1+t^2) cos X =(1-t^2)/(1+t^2) であっていますか? だとしたら dX/dt = 2/(1+t) ですよね? しかし dX/dt =2/(1+t^2) になるらしいんです。 どこが違うのかおしえてください。

  • exp(-t/T)cos(ωt)のフーリエ変換について教えてください。

    フーリエ変換について質問です。 exp(-t/T)cos(ωt)のフーリエ変換に行き詰っています。積分区間は-∞→∞で ∫exp(-t/T)cos(ωt)exp(-iωt)dt (T,ωは定数)としてexp(-iωt)=cos(ωt)-isin(ωt)を利用して ∫exp(-t/T){cos(ωt)}^2dt-i∫exp(-t/T)cos(ωt)sin(ωt)dt =1/2[∫exp(-t/T){cos(2ωt)+1}dt-i∫exp(-t/T)sin(2ωt)dt] と変形し、それぞれの項について部分積分を試みたのですが、最終的に発散してしまい答えにたどり着きません。 また、答えは実数部が吸収型、虚数部が分散型のピークのグラフが描けるはずなので、どこかで超関数を用いなければならないと思うのですが、どこで使うのかも分かりません。 どなたか、よろしくお願い致します。

  • オイラーの公式を用いての信号処理の問題

    数学の知識がなく、なかなか授業についていけてるかいけてないか不安なので質問させていただきます。 オイラーの公式から{e^jx(t)}=cosx(t)+jsinx(t)としていて 今回はさらに応用してe^jω0t = cosω0t + jsinω0tと定義されている問題があって 今回わからなかったのが 1.x(t) = cosω0t 2.x(t) = sinω0t 3.x(t) = cos(wt+4/π) 4.x(t) = cos4t+sin6t 5.x(t)sin^2 t 1.2はできたのですが、3からがよくわかりません 教科書は英文での解説なので何をやればいいのか・・・ 一応1.2の私の解答例として 1.cosω0t = 2/1(e^jωt + e^-jωt) →これが正解なのかもわからないですが・・・ 2.sinωt = j2/1(e^jω0t - e^-jω0t) です 足りない情報というか何かあったら随時補足します

  • 微分の計算のやり方を教えてください。

    質問(1) x=Dcos(Ω(t-τ))+Esin(Ω(t-τ))+C/Ω^2 D,Eは積分定数。 このxを一回微分して、 y''=-DΩsin(Ω(t-τ))+EΩcos(Ω(t-τ)) この部分はどうやっているのですか?途中計算などやり方を教えてください。 質問(2) よってyはこれを2回積分して、 y=-DΩsin(Ω(t-τ))+EΩcos(Ω(t-τ)) =Dcos(Ω(t-τ))+Esin(Ω(t-τ))+Ft+G F,Gは積分定数。 この計算がどうやっているのかわからないので教えてください。

  • サイクロイド

    平面状を運動する点Pの時刻tに於ける座標(x,y)が、x=a(ωt-sinωt),y=a(1-cosωt)で与えられている時、tに於けるPの速度、加速度、各々の大きさを求めよ。 まず、xとyをtについて微分します。 dx/dt=aω-aωcosωt dy/dt=asinωt …速度 v=(aω-aωcosωt,asinωt) d^2x/dt^2=aω^2sinωt d^2y/dt^2=aω^2cosωt …加速度 a=(aω^2sinωt,aω^2cosωt) よって、 |v|=√{(aω-aωcosωt)^2+(asinωt)^2}= |a|=√{(aω^2sinωt)^2+(a^2cosωt)^2}= 以上の式が上手く解けません。 sin^2θ+cos^2θ=1 を使うのかと思うのですが…… 微分の方もあっているかイマイチです。 助言よろしくお願いします。

  • ある積分計算の違和感について質問です。

    ある積分計算の違和感について質問です。 【問題】 関数sin(x)cos(x)を区間[-π,π]で定積分した値を求めよ。 Int_[-π,π]{sin(x)cos(x)}dx 以上の計算について、次の置換積分による計算は数学的に正しいでしょうか? 積分区間が0になってしまうところに違和感がありますが、 正しく導けている??? 数学的に何が起きているのでしょうか? 【解答】 t=sin(x)とおく。 このとき、dt = cos(x)より sin(x)cos(x)dx = t dt また,x : -π → π のとき t : 0 → 0 したがって、 Int_[-π,π]{sin(x)cos(x)}dx =Int_[0,0]{t}dt =0 sin(x)cos(x)が奇関数であることや、2倍各の公式sin(x)cos(x)=sin(2x)/2を利用した方法でも答えは0であることはあってるのですが…。 よろしくお願いします。