• ベストアンサー

フーリエ級数展開について

フーリエ級数展開について フーリエ係数anやbnはどうして周期Tの半分で割る必要があるのですか? 理屈をわかりやすく教えてください。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.1

その T/2 は、∫[-T,T](sin((2π/T)nx)2乗dx の値です。 たまたま、n の値によらず共通の T/2 になっています。 周期関数の集合は、積分を内積とするベクトル空間であり、 フーリエ級数は、関数を、正規直交基底の上に成分表示することです。 幾何ベクトルの空間でも、ベクトル x のベクトル a 方向の成分は、 ((a・x)/(a・a))a ですよね。この分母の (a・a) にあたるものが、 フーリエ級数の T/2 なのです。 これは、sin((2π/T)nx) のノルムの 2 乗を意味しています。

mamomo3
質問者

お礼

どうもありがとうございました。

関連するQ&A

  • フーリエ級数展開について

    三角波のフーリエ級数展開の係数を求める途中で計算の進み方がわからなく困っています。 次の形が周期Tで繰り返す三角波をフーリエ級数展開せよ。 f(t)=1-(2|t|)/T (|t|≦T/2) という問題なのですが、 anを計算する上で、どのように積分すればいいのか途中式も含めて説明して頂ければありがたいです。どなたか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。

  • フーリエ級数展開について教えてください。

    フーリエ級数展開でAnやBnはf(t)にcosnωt、sinnωtをかけて積分すると求められるのはどうしてですか?

  • フーリエ級数展開について

    フーリエ級数展開の係数が変化すると元の式とどんな関係になるのですか? 周期T=0.01秒の元の信号 u(t)をフーリエ級数展開したものの係数をCとすると、 Cが-Cに変化したとき、 Cが2倍されたとき、 Cが2Cの複素共役のとき、u(t)との関係はどうなりますか? 係数が変化するだけなので、積分には関係ないと思うので、 単純に結果に-がついたり2倍されるだけだと思うのですが、(複素共役についてはよくわかりません)違うといわれました。どなたか教えてください!

  • 三角波のフーリエ級数展開

    f(t)=t (-Π<t<Π)の周期関数をフーリエ級数展開するさい、 cosntの係数anを求めるときに、an=1/Π∫(-Π→Π)tcosntdt に部分積分の定理を用いて、 an=1/(nΠ){Π(sinnΠ-sinnΠ)+∫(-Π→Π)sinntdt}と教科書に載っています。 自分で計算したら、tsinnt-∫(-Π→Π)sinntdtとなりました。 教科書のように計算する方法を教えてください。

  • フーリエ級数展開について

    先日フーリエ級数について質問したものですが、こんがらがってしまったので質問させてください。 フーリエ係数を求める公式で an=2/T*∫f(t)sin(nωt)dt(-π≦t≦π) bn=2/T*∫f(t)sin(nωt)dt(-π≦t≦π) とありますが、tって時間関数ですよね? 時間関数を積分するのに一周期を2π[rad]とするのはおかしくないですか? T=2πだからと話を進めているHPや、横軸に『t[s]』と書いてあるのにメモリを見るとπ/2やπといった値が振ってあるHPもあります。(http://okawa-denshi.jp/techdoc/2-2-2Fourierkyusu.htm) それとも実は2π[s]ということなのでしょうか? 意味がわからなくなってしまったので、助けてください。お願いします。

  • 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。

  • フーリエ級数展開の周期について

    フーリエ級数の例題では、よく区間[-π,π]で定義された周期2πの関数が使われています。 しかし、問題で「区間[-π,π]で定義された、周期が2πでない関数(たとえばf(x)=cos(kx))」が登場した場合はどうすればよいのでしょうか? 通常通りフーリエ係数の積分区間を[-π,π]として計算していけばいいのか、それとも積分区間の取り方などに一工夫加えなければならないのか・・・。 どのように解けばよいのでしょうか? また、フーリエ級数展開を適用する関数は必ずしも周期関数である必要があるのでしょうか?

  • 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。

  • フーリエ級数展開について。

    フーリエ級数展開のところで分からないところがあります。 通常、偶関数や奇関数を用いて解くと思うのですが、先生が直接解いてan,bnを求めなさいといわれました。 結局どうやるのかいまいちわかりません。 どうやってやればいいでしょうか? (1) f(x)=1 (0≦x<π) ,f(x)=0 (π≦x<2π) (2) f(x)=|x| (-π≦x<π) (3) f(x)=x (-π≦x<π) お願いします。