Мазмунга өтүү

Фурье катарлары

Математика Алгебра Татаалдыгы 2/5

Сабактын башталышы

1. Кириш суроо: Тейлордон Фурьеге

Негизги суроо: Тейлор катары функцияларды бир чекитте $x$-тин даражаларынан курду — периоддук функцияларды глобалдуу түрдө толкундардан куруу мүмкүнбү?

Тейлор катарын эстеп көрөлү: жылмакай $f(x)$ функциясы берилгенде, биз мындай жазабыз

$$ f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + \frac{f''(a)}{2!}(x-a)^2 + \cdots $$

Бул жергиликтүү полиномдук окшоштуруу — жакындоо $a$ чекитинин жанында эң сонун, бирок алыстаган сайын ажырап кетиши мүмкүн. Тейлор катары бир чекиттеги маалыматты ($a$ чекитиндеги туундуларды) колдонуп функцияны калыбына келтирет.

Эки жайылтуу философиясы
ӨзгөчөлүкТейлор катарыФурье катары
Курулуш блокторуДаражалар: $1, x, x^2, x^3, \ldots$Толкундар: $\cos(nx), \sin(nx)$
Колдонулган маалыматБир чекиттеги туундуларБир толук период боюнча интегралдар
Колдонуу чөйрөсүЖергиликтүү ($x = a$ жанында)Глобалдуу (бүт период боюнча)
Эң ылайыктууЖылмакай, аналитикалык функцияларПериоддук функциялар (үзгүлтүктүүлөрү да)

Периоддуулук сөздүгү

$f(x)$ функциясы $T$ периоду менен периоддук деп аталат, эгерде бардык $x$ үчүн $f(x + T) = f(x)$ болсо. Негизги жыштык (фундаменталдык) $\omega_0 = \frac{2\pi}{T}$. Бул жыштыктын бүтүн сандык эселиктериндеги синус-косинус үй-бүлөсү:

$$ \cos(n\omega_0 x), \quad \sin(n\omega_0 x), \quad n = 1, 2, 3, \ldots $$

гармоникалар деп аталат. Музыкада $n=1$ — негизги тон, ал эми $n=2, 3, \ldots$ — обертондор. Музыкалык аспаптын тембри ар бир гармониканын канчалык катышуусу менен аныкталат — Фурье коэффициенттери дал ушуну өлчөйт.

Фурьенин убадасы: Ар кандай "акылга сыярлык" периоддук функцияны мындай жазууга болот $$ f(x) = \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left[ a_n \cos\!\left(\frac{n\pi x}{L}\right) + b_n \sin\!\left(\frac{n\pi x}{L}\right) \right] $$ мында период $2L$ барабар.

Бул сабакты YourAIZone платформасында улантыңыз

Толук сабакта — толук түшүндүрмө, чыгарылган мисалдар, көп кездешкен каталар, заматта текшерилүүчү тесттер жана ЖИ-репетитор. Конок катары дароо баштаңыз же прогрессти сактоо үчүн аккаунт түзүңүз.

Толук сабакта

  • Толук түшүндүрмө
  • Чыгарылган мисалдар
  • Көп кездешкен каталар жана алардан кантип качуу керек
  • Тест суроолору: 15
  • Тема боюнча суроолорго жооп берген ЖИ-репетитор
  • Окуучу, ата-эне жана мугалим үчүн прогрессти көзөмөлдөө