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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 |