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數(shù)學(xué)心

第一百九十三章 狄利克雷條件(傅立葉級(jí)數(shù))

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 184 2020-07-07 09:31:35

  傅里葉很驕傲的認(rèn)為,任何一個(gè)周期信號(hào)都可以展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)。

  雖然很多人都認(rèn)為有爭(zhēng)議,但卻沒(méi)有有力論據(jù)。

  狄利克雷對(duì)傅里葉說(shuō):“不是所有的周期信號(hào)都可以展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)?!?p>  傅里葉說(shuō):“什么樣的不可以?!?p>  狄利克雷說(shuō):“周期里帶一些古怪的無(wú)窮大的,就不可以。”

  傅里葉說(shuō):“如何的古怪法?”

  狄利克雷說(shuō):“聽(tīng)說(shuō)過(guò)間斷點(diǎn)吧?!?p>  間斷點(diǎn)有第一類間斷點(diǎn)和第二類間斷點(diǎn):

  第一類間斷點(diǎn)的左極限和右極限都是存在的,有可去間斷點(diǎn)和跳躍間斷點(diǎn)。

  第二類間斷點(diǎn)指函數(shù)的左右極限至少有一個(gè)不存在,有無(wú)窮間斷點(diǎn),振蕩間斷點(diǎn),單側(cè)間斷點(diǎn),狄利克雷函數(shù)間斷點(diǎn)。

  傅里葉從沒(méi)細(xì)細(xì)考慮過(guò)這個(gè),覺(jué)得狄利克雷轉(zhuǎn)牛角尖說(shuō):“我知道,可去間斷點(diǎn)難道不可以展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)嗎?跳躍間斷點(diǎn)難道不可以展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)嗎?”

  狄利克雷說(shuō):“無(wú)窮間斷點(diǎn)不可以,單側(cè)間斷點(diǎn)不可以?!?p>  狄利克雷話還沒(méi)說(shuō)完,傅里葉打斷:“等等,還有狄利克雷函數(shù)間斷點(diǎn)。你這個(gè)函數(shù)既不連續(xù),有不可導(dǎo),當(dāng)然不可以了?!闭f(shuō)完二人哈哈大笑。

  狄利克雷說(shuō):“所以,想要讓周期函數(shù)能展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù),要么函數(shù)連續(xù),要么只有幾個(gè)第一類間斷點(diǎn)?!?p>  傅里葉說(shuō):“是的,我不會(huì)去處理第二類間斷點(diǎn)這么麻煩的東西?!?p>  狄利克雷說(shuō):“在一周期內(nèi),極大值和極小值的數(shù)目應(yīng)是有限個(gè)?!?p>  傅里葉說(shuō):“你的意思是,如果是無(wú)限個(gè)最大值和最小值,我的就處理不過(guò)來(lái)?”

  狄利克雷說(shuō):“還有一個(gè)條件是,信號(hào)是絕對(duì)可積的?!?p>  傅里葉說(shuō):“還有不可積的周期函數(shù)?”

  狄利克雷寫(xiě)出了不可積函數(shù),sinx/x求x積分,sinx^2求x積分等函數(shù)。

  狄利克雷條件是一個(gè)信號(hào)存在傅里葉變換的充分不必要條件。狄利克雷條件括三方面:

 ?。?)在一周期內(nèi),連續(xù)或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn);

  (2)在一周期內(nèi),極大值和極小值的數(shù)目應(yīng)是有限個(gè);

 ?。?)在一周期內(nèi),信號(hào)是絕對(duì)可積的。

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