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Trasformata di Fourier

1)    Teorema di Eulero sulla determinazione dei coefficienti della serie di Fourier :

I coefficienti della serie di Fourier sono determinati dai 2 seguenti integrali :

                                      

Dal polinomio di Fourier moltiplicando per cosmx  (m = 0,1,...,n) ed integrando tra -p e p si ha  . Analogamente moltiplicando per senmx (m = 0,1,...,n) ed integrando tra -p e p si ha . Avendo sfruttato i seguenti integrali notevoli :

                                          ;             

              ;             

 

2) Identità di Pitagora Parseval :

Se la funzione f(x) soddisfa la condizione di Dirichlet ed an e bn sono i coefficienti della serie di Fourier Þ

Si dimostra prendendo il polinomio trigonometrico,  moltiplicandolo per f(x) ed integrando tra -p e p si ottiene : avendo sfruttato gli integrali    ,       e       .

 

3) Teorema sulla convergenza in media quadratica :

Al variare di sn tra tutti i polinomi trigonometrici di grado n, lo scarto quadratico medio  risulta minimo se sn = sn  dove sn è la somma parziale n-esima della serie di Fourier associata ad f.

Quadrando si ottiene e  sostituendo

 

per il 1° termine si può sfruttare l´identità di Parseval  mentre per il 2° termine si prende il polinomio trigonometrico, lo si moltiplica per 2f(x) e si integra tra -p e p.  Ne risulta la tesi.

 

4) Disuguaglianza di Bessel :

 

Si ricava dalla convergenza in media quadratica osservando che in quanto la  funzione integranda è positiva , pertanto il risultato trovato in quel caso è valido come disuguaglianza.

 

5) Teorema sulla convergenza puntuale :

Se f è una funzione continua a tratti e periodica con periodo 2p

Þ La serie di Fourier della f converge in ogni punto x nel quale è soddisfatta la condizione di Dirichlet e la sua somma in tale punto vale   mentre se x è un punto di continuità per f allora la serie converge con somma f(x). Essendo f(x-) = il valore del limite sinistro e f(x+) = il valore del limite destro.

 

6) Teorema sulla convergenza uniforme :

Se f è una funzione continua e con derivata continua eccetto al più un n° finito di punti nei quali è comunque rispettata la condizione n° 2 di Dirichlet Þ La serie di Fourier della f converge assolutamente ed uniformemente in Â.

 

7) Trasformata di Fourier associata ad f(t) :

dove la f(t) deve essere assolutamente sommabile.

 

8) Antitrasformata di Fourier associata ad f(t) :

 

9) Identità di Parseval :

 

10) Come scrivere un segnale f(t) che replica 2N volte il segnale f0(t) :

Per mezzo della convoluzione tra il segnale f0(t) ed un treno di impulsi