工程数学 积分变换 第四版 课后习题答案
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工程数学 积分变换(第四版 张元林 编)课后习题答案编辑者:余小龙 第一章:Fourier变换 习题一解答 1、证:利用Fourier积分变换的复数形式,有
dedeftftjj)(21)(
dedjftj)sin)(cos(121
dtjtjba)sin(cos)()(
2
1
由于 )()(aa, )()(bb, 所以 tdbtdatfsin)(21cos)(21)(
tdbtdasin)(cos)(
0
。
注:本题也可以由Fourier积分公式的三角形式得到证明。 2、解:(1)此题亦可写成.0,1)(2ttf.1;1tt它是一个连续的偶函数,利用Euler公式和分部积分法,由Fourier积分公式的复数形式,有 dedeftftjj)(21)(dedtj102cos)1(
1
detj10232sinsin2cos2sin1
=detj3)cos(sin21 =dtjt)sin(coscossin23
tdcoscossin403
(2)函数)(tf为一连续函数,用类似于(1)的方法,有 dedeftftjj)(21)(dedeetjj
02sin
2
1
dedetjj0)1(2sin
2
1
dejjetjj02)1(
412cos22sin)1(21
dejtj25221
2
dtjtjjj)sin(cos
2)5(2)5(
2)5(1
222
dtjtjtt222224)5(cos2sin)5(sin2cos)5(1
dtt432625sin2cos)5(2
(3)可以看出)(tf为奇函数,且-1,0,1为其间断点。因此,在)(tf的连续点处,有 dedjfdedeftftjtjjsin)(21)(21)(
dedjdedfjtjtj100sinsin)(
0sincos12
sincos11)sin(coscos1tdtddtjtj
而在)(tf的间断点1,0,10t处,左边的)(tf应以))0()0((2100tftf代替。 注:以上三小题,都可利用Fourier积分公式的三角形式而求得结果。 3、解:(1))(tf为一连续偶函数,由Fourier积分公式的三角形式,有 0)(cos)(1)(ddtftf
0)sinsincos(cos1ddtte
ddet00coscos2
1
=0022cos)sincos(2tde 022cos2td
由此可得0222)(2costetfdt (2))(tf为连续偶函数,有Fourier积分公式的三角形式,有 0)(cos)(1)(ddtftf
0)sinsincos(coscos1ddtte
ddte0coscoscos
1
tddecoscoscos10
tddecos))1cos()1(cos(21200
tdeecos)1(1))1sin()1()1cos(()1(1))1sin()1()1cos((100202
=042022cos422cos)1(11)1(111tdtd 由此可得 tetftdtcos2)(2cos42042
(3))(tf为一连续的奇函数,由Fourier积分公式的三角形式,有 0)(cos)(1)(ddtftf
0)sinsincos)(cos(1ddttf
tddsinsinsin2100
00sin))1cos()1(cos(2121tdd
000sin1)1sin(1)1sin(1
td
0sin)1)1sin(1)1sin((1
td
02sin1sin2
td
由此可得
,0,sin2)(2sin1sin02ttftd
.;tt
注:以上三小题都可以由Fourier积分公式的复数形式获得结果。 4、解:根据Fourier正弦积分公式,并利用分部积分法,有
00sinsin)(2)(tddftf
00sinsin2tdde
0022sin)cossin(2tdet
022.sin2td
根据Fourier余弦积分公式,同理可得
00coscos)(2)(tddftf
00coscos2tdde 0022cos)cossin(2tdet
022.cos2td
习题二解答 1、 解:根据Fourier变换的定义,有 )(FF [)(tf] ).1()(0jtjtjdjAdtedtetf 2、 证:因为)(tf与)(F是一个Fourier变换对,即 )(F=,)(dtetftj deFtftj)(21)(。
如果)(F为奇函数,即)()(FF,则 deFtftj)()(21)(
deFtj)()(
2
1
(令u) dueuFjut)(21 (换积分变量u为) deFtj)(21 =)(tf。 所以)(tf亦为奇函数。 如果)(tf为奇函数,即)(tf=)(tf,则 dtetfFtj)()()(
=dtetftj)()( (令ut) =dueufuj)(