积分变换第3讲

积分变换

第3讲1编辑课件傅氏变换的性质2编辑课件这一讲介绍傅氏变换的几个重要性质,为了叙述方便起见,假定在这些性质中,凡是需要求傅氏变换的函数都满足傅氏积分定理中的条件,在证明这些性质时,不再重述这些条件.3编辑课件线性性质设F1(w)=F[f1(t)],

F2(w)=F[f2(t)],a,b是常数,则

F[af1(t)+bf2(t)]=aF1(w)+bF2(w)(1.13)

这个性质的作用是很显然的,它表明了函数线性组合的傅氏变换等于各函数傅氏变换的线性组合.它的证明只需根据定义就可推出.

同样,傅氏逆变换亦具有类似的线性性质,即

F

-1[aF1(w)+bF2(w)]=af1(t)+bf2(t)(1.14)4编辑课件2.位移性质证傅氏变换由的定义,可知5编辑课件微分性质如果f(t)在(-,+)上连续或只有有限个可去间断点,且当|t|+时,f(t)0,则

F[f'(t)]=jwF[f(t)]. (1.17)

证由傅氏变换的定义,并利用分部积分可得推论

F[f(n)(t)]=(jw)nF[f(t)]. (1.18)6编辑课件同样,我们还能得到象函数的导数公式,设

F[f(t)]=F(w),则7编辑课件本书中的积分的记号有不严格的写法,即8编辑课件4.积分性质9编辑课件例2求微分积分方程的解,其中<t<+,a,b,c均为常数.根据傅氏变换的微分性质和积分性质,且记F[x(t)]=X(w),F[h(t)]=H(w).在方程两边取傅氏变换,可得10编辑课件运用傅氏变换的线性性质,微分性质以及积分性质,可以把线性常系数微分方程转化为代数方程,通过解代数方程与求傅氏逆变换,就可以得到此微分方程的解.另外,傅氏变换还是求解数学物理方程的方法之一.11编辑课件此外还有12编辑课件性质小结:若F[f(t)]=F(w),F[g(t)]=G(w)13编辑课件乘积定理若F(w)=F[f(t)],G(w)=F[g(t)],则14编辑课件能量积分若F(w)=F[f(t)],则有这一等式又称为帕塞瓦尔(Parserval)等式证在(1.20)式中,令f(t)=g(t),则15编辑课件16编辑课件实际上,只要记住下面四个傅里叶变换,则所有的傅里叶变换都无须从公式直接推导而从傅里叶变换的性质就可导出.17编辑课件注意第一类间断点处的求导数,首先有d(t)u(t)ttOO18编辑课件a假设函数f(t)在t0处有一个上升了a的第一类间断点,则f(t)可以分为在此处连续的一个函数f1(t)加上au(t-t0)a=+tt0t0t0ttf(t)f1(t)au(t-t0)19编辑课件例求方波的傅氏变换t/2-t/2Etf(t)t/2-t/2Etf'(t)-E20编辑课件推导过程为21编辑课件习题二14题求如图所示的频谱函数t/2-t/2AOtf(t)t/2-t/2aOtf'(t)t/2-t/2aOtf''(t)a-2a-a22编辑课件因此有23编辑课件习题二,2.(1)tOf(t)1-1tOf'(t)1-12-224编辑课件f(t)的二阶导和三阶导如下图:tOf''(t)1-12-2tOf'''(t)1-12-225编辑课件因此有26编辑课件习题二2.(2)27编辑课件28编辑课件29编辑课件习题二2.(3)-1-111f(t)tO-121f'(t)tO-1-130编辑课件因此31编辑课件习题二3.(1)

f(t)=e-b|t|(b>0)

令g(t)=u(t)e-bt,则f(t)=g(t)+g(-t)tg(t)tg(-t)tf(t)OOO32编辑课件因此有33编辑课件习题二3.(2)

f(t)=e-|t|cost34编辑课件35编辑课件习题二3.(3)36编辑课件37编辑课件习题二4题38编辑课件习题二5.F(w)=p[d(w+w0)+d(w-w0)]39编辑课件习题二6f(t)=sgnt1-1tf(t)2tf'(t)OO40编辑课件习题