フーリエ級数.

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フーリエ級数

一般的な波はこのように表せる a,bをフーリエ係数という

比率:0 0 0 0 0 0 1 1 0 0

比率 1.273, 0, 0.424, 0, 0.253, 0, 0.180, 0, 0.139, 0

比率 0.8107, 0, -0.0902, 0, 0.326, 0, -0.0167, 0, 0.00102, 0

比率 0.6365, 0.3189, 0.2118, 0.1586, 0.1267, 0.1053, 0.09, 0.0786, 0.0696, 0.0624

どんな波でも可能か? 途中で切れるようなものは無理。 しかし、つながっていれば、ほとんどの場合で可能である

フーリエ係数の決定 これらの公式を使う

a0の決定 こういう積分はすべて0

a1の決定 これだけが0でない

b1の決定 これだけが0でない

フーリエ係数の決定

Excelでのフーリエ級数 無限個足すのは無理なので、適当なところまで足す ただし、それでも計算量が結構大変である

計算の省略 (偶関数と奇関数) 偶関数 奇関数

COSは偶関数 偶関数

sinは奇関数 奇関数

これは偶関数

これは奇関数

偶関数は偶関数の足し算 奇関数は奇関数の足し算 でしか作れない

フーリエ級数で 作りたい波形が偶関数ならcos(mx)だけでsin(mx)というのは出てこない 作りたい波形が奇関数ならsin(mx)だけでcos(mx)というのは出てこない 作りたい波形が偶関数でも奇関数でもない場合はsin(mx)、cos(mx)両方を使う

Excelによるフーリエ係数の決定 のフーリエ係数を求めてみる

1まで

フーリエ変換される関数f(x)を作る

確認 これをつかうときれい

フーリエ係数 (これは偶関数なのでcos(mx)だけでよい) a1を計算してみる

台形方式で積分

a1の計算結果

mを変えて、いろいろなamを計算する m=0を入れれば、そのままa0も計算できる

結果をコピーするとき、 「値」として貼り付ける Excel2010 Excel2007

確認

「x」と「合計」でグラフ化

奇関数の場合 これのフーリエ係数を求めてみる

f(x)の作成

確認

フーリエ級数の計算 奇関数なのでsin(mx)だけ考えればよい

台形方式で積分

b1の決定

いろいろなbmの計算

確認

「x」と「合計」でグラフ化

つながっていない

こういう風に解釈される

偶関数でも奇関数でもない例

f(x)の作成 XX=-1からXX=0.4まで

確認

フーリエ係数の決定 (am,bmを同時に計算する)

台形方式で積分

いろいろなmでフーリエ係数を計算

確認