フーリエ級数問題の新しい座標についての形式

このQ&Aのポイント
  • 周期Tの周期関数が与えられているフーリエ級数問題において、新しい座標についての形式を求めます。
  • 新しい座標を導入した関数y(t)を定義し、その形式を解析しています。
  • 具体的な式で表すと、y(t) = x(t+to)となりますが、その具体的な形式についての回答を求めています。
回答を見る
  • ベストアンサー

フーリエ級数に関する問題について質問です。

フーリエ級数に関する問題について質問です。 周期Tの周期関数が x(t) = bo/2 + Σ{an sin(2πn/T)t + bn cos(2πn/T)t} (シグマ記号の範囲はn=1から∞です。分かりにくいのですが画像にも書いてありますのでそちらの方もご覧ください。) で与えられている。 いま、画像の図のようにt=toに新しく横軸をとったとすれば、新しい座標についてのフーリエ級数どのような形で与えられるか。 という問題です。なお、表記上bo,toと書いたものはb,tに添え字の0(ゼロ)が、an,bnと書いたものはa,bに添え字のn(エヌ)がついたものです。 新しい関数をy(t)とすれば、 y(t) = x(t+to) = としてこの続きに与えられた式のように、画像の図のグラフの0'を原点としたときの式として作ればよいかと思ったのですがいまいちわかりません。わかる方がいれば回答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67% (2650/3922)
回答No.1

y(t) = x(t+to) =bo/2 + Σ(n=1→∞)[an sin{(2πn/T)(t+to)} + bn cos{(2πn/T)(t+to)}]…(A) で良いです。 三角関数の展開公式を使えば y(t) =bo/2 + Σ(n=1→∞)[an' sin{(2πn/T)t} + bn' cos{(2πn/T)t}]…(B) の形にはできますが、an',bn'はan,bn,toの複雑な式になるので(A)の式のままの表現の方が 良いと思います。

関連するQ&A

  • フーリエ級数についてお尋ねします。

    フーリエ級数を学ぶとき、最初に周期関数に対するフーリエ級数を考えます。例えば[-π, π]というような区間の関数が[π, 2π], [2π,3π],,,というように繰り返すようなものですね。 そこで、級数の係数an, bnを積分( 区間[-π,π]) によって表示したりします。その後、フーリエ変換になってくると”周期関数を仮定する”などのような変換される関数に対する要請が無くなるようです。 質問ですが、どうしてフーリエ級数では周期関数という要請が必要なのでしょうか。フーリエ級数の積分区間は[-π, π]に限定なのだから、その区間だけ定義されていればいいはずで、その関数系が左右に繰り返される場合を考えるというのはなぜでしょうか。

  • 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。

  • フーリエ級数の第n高調波の位相

    フーリエ級数の第n高調波における位相は、その元になる周期関数をフーリエ級数に展開した時に求められるan,bnを用いて    arctan(bn/an)=φ として求められますよね。そこで1)an=A,bn=0のときと2)an=0,bn=Bのときの位相はそれぞれ、1)においては0、2)においてはBの正負により±π/2となるのでしょうか?それとも正規直行性などの性質を用いると他の解が導けるのでしょうか

  • 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。

  • フーリエ級数展開についてです。 急いでます。

    (1)下の図のような周期2の関数がある。これをf(t)=|t| (-1<t<1)とし、そのフーリエ級数展開を求めなさい。なお、フーリエ級数展開はフーリエ係数を求めそれらの係数を用いて与式を展開すること。          |        /\ |   /\ _\/__\|/__\/___      -1       1   (2) 上の結果を用いて、Σ 1/(2n-1)^2=(π^2)/8となることを導きなさい。          (n=1~∞) という問題を教えてください。

  • フーリエ級数の問題

    フーリエ級数の問題で分からないところがあるので教えてください -2≦t<2の波形が次の式で与えられる 周期4(2L=4)の周期関数f(t)について以下の問いに答えよ ★f(t)=|t| (-1≦t≦1) ,0 (-2≦t<-1, 1<t<2) 問1f(t)をフーリエ級数で表せ ★をグラフに表すと縦軸対称の偶関数だと分かるのですが、 公式のan=1/L *∫[L -L] ( f(t) cos(nπt/L) ) dt の式において f(t)が偶関数でcosθは奇関数だから anは0になる で良いのでしょうか?? anの求め方がまず分かりません(>_<) どなたかこの問題の解説をお願いします

  • フーリエ級数

    こんにちは。つぎの問題がわからず困っています。 周期2πの奇関数f(x)がある。この関数はf(x)=Σbn・sin(nx) (nは1から∞まで) とフーリエ級数展開されるものとする。 (1)関数f(x)がf(x+π)=-f(x)の関係を満たすためのbnの条件を導け。 (2)(1)のとき、関数g(x)=f(x+4π/3)-f(x-4π/3)を、bnを用いてフーリエ級数展開せよ。というもんだいで (1)は与式のxにx+πを入れるとsinがnx+nπとなり、nが奇数のとき この値は-sinnxとなり偶数のときsinnxとなることから、bnの条件はnが奇数のとき、bnは正、偶数のときbnは負という条件にしました。 (2)は変形して(1)の条件を使いいろいろ変形してみましたが、どのようにしてもうまくいきません。 どなたかおねがいします。

  • フーリエ級数展開

    こんにちは。フーリエ級数展開の問題について質問があります。 f(x)=x(-l<x<l) をフーリエ級数展開せよ という問題なんですが、奇関数だからan=0だからbnのみ求めますが、私がこの問題を解くとbn=2l/nπ{1-(-1)^n}となりました。 しかし教科書の答を見るとbn=(-1)^(n+1)*2l/nπでした。 これは教科書の答のミスでしょうか?私の計算のミスでしょうか? 教えてください。

  • 複素フーリエ級数の問題が分かりません

    複素フーリエ級数の問題が分かりません f(t)は0<=t<T で、f(t)=exp[-at]、0<=t<T をとり、以下これを繰り返す周期Tの周期関数であるとする。 (a>0)この関数を複素フーリエ級数に展開しなさい。 正直なところ答え方もよくわからないので解き方答え方を載せていただけると嬉しいです

  • フーリエ級数に関して

    フーリエ級数に関しての質問です。 f(x)= 0 (π/2≦x<π) = cosx (-π/2≦x<π/2)   = 0 (-π≦x<-π/2) についてフーリエ級数を求めました。 正しい答えは (1/π)+(cosx/2)-(2/π)Σ[n=1→∞]{(-1)^(n+1)/(2n-1)(2n+1)}cos2nx  なんですが、2つ目のこの(cosx/2)について疑問が生じています。 最初に自分は、f(x)は偶関数なので係数Bn=0として答えを求めたのですが(cosx/2)はでてきませんでした。 そこで改めてBnについて計算してみるとBn=0とはならず(cosx/2)も出てきて答えと一致することを確認しました。 そこで質問なんですがf(x)が偶関数の場合でもBn≠0の可能性があるということでしょうか? うまく説明できてないかもしれませんがよろしくお願いします。