计算exp(-jwt)、cos(wt)的无穷积分
最初碰到这个问题是在《信号与系统》这门课程上面,陈后金《信号与系统》书上的推导是根据一个时域和频域可以互相推导的性质来的,当时傅里叶变换也没学明白,其实是理解不了那个性质的。但是殊途同归,利用性质可以推出来,利用概念也一定可以推出来。我们以求解sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)的傅里叶变换为例,先展示最后一步,经过推导后在数学上是一个关于cos(t)co
最初碰到这个问题是在《信号与系统》这门课程上面,陈后金《信号与系统》书上的推导是根据一个时域和频域可以互相推导的性质来的,当时傅里叶变换也没学明白,其实是理解不了那个性质的。但是殊途同归,利用性质可以推出来,利用概念也一定可以推出来。
我们以求解sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)的傅里叶变换为例,先展示最后一步,经过推导后在数学上是一个关于cos(t)cos(t)cos(t)的无穷积分如下面的公式所示(需要用到一点高数上学的无穷积分的知识)。
∫−∞+∞cos(ωt)dt=lima→∞∫−aacos(ωt)dt=lima→∞2sin(aω)ω=2δ(ω)\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos (\omega t)} dt = \mathop {\lim }\limits_{a \to \infty } \int_{ - a}^a {\cos (\omega t)} dt = \mathop {\lim }\limits_{a \to \infty } 2\frac{{\sin (a\omega )}}{\omega } = 2\delta \left(\omega \right)∫−∞+∞cos(ωt)dt=a→∞lim∫−aacos(ωt)dt=a→∞lim2ωsin(aω)=2δ(ω)
以下四个公式都可以经过简单的变换推导到上面的公式,需要用到欧拉公式进行变换,主要能解决俩个问题:
《信号与系统》关于sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)sin(t)和cos(t)的傅里叶变换。
《高等疏学》关于sin(x)和cos(x)sin(x)和cos(x)sin(x)和cos(x)的无穷积分。本质上是一样的。
∫−∞+∞cos(x)dx∫−∞+∞cos(w0x)e−jωxdx∫−∞+∞sin(w0x)e−jωxdx∫−∞+∞e−jωxdx \begin{array}{l}\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos (x)dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos ({w_0}x){e^{ - j\omega x}}dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\sin ({w_0}x){e^{ - j\omega x}}dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {{e^{ - j\omega x}}dx} \end{array} ∫−∞+∞cos(x)dx∫−∞+∞cos(w0x)e−jωxdx∫−∞+∞sin(w0x)e−jωxdx∫−∞+∞e−jωxdx
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