diff --git a/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ b/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ index 5a40eb8..897b952 100644 --- a/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ +++ b/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ @@ -20,11 +20,11 @@ $ G_N (t) = sum^N_(n=-N) c_n e^(i omega_n t) $ - Приведите формулы для вычисления коэффициентов $(a_n, b_n)$ и $c_n$ для каждого случая. Если значения некоторых из них очевидны, укажите это. Для первой функции (квадратная волна) и $n=0, 1, 2$ вычислите значения указанных коэффициентов вручную. -- Напишите программу, которая ывчисляет коэффициениты Фурье $(a_n, b_n)$ и $c_n$ для произвольного $N$. Приведите в отчёте коэффициенты для случая $N = 3$. +- Напишите программу, которая вычисляет коэффициениты Фурье $(a_n, b_n)$ и $c_n$ для произвольного $N$. Приведите в отчёте коэффициенты для случая $N = 3$. - Постройте графики $F_N (t)$ и $G_N (t)$ для пяти различных значений $N$. Сравните их друг с другом и с графиком исходной функции $f(t)$. -- Проверьте выполнение оавенства Парсеваля для коэффициентов $(a_n, b_n)$ и $c_n$. +- Проверьте выполнение равенства Парсеваля для коэффициентов $(a_n, b_n)$ и $c_n$. 1. *Квадратная волна*. Периодическая функция с периодом $T = t_2 - t_0$ такая, что $ f(t) = cases( @@ -42,27 +42,44 @@ $ f(t) = cases( Построим график данной функции: #figure( - canvas(length: 1.5cm, { - plot.plot(size: (3, 3), + canvas(length: 1.75cm, { + plot.plot(size: (3, 2), x-tick-step: 1, y-tick-step: 1, x-min: -3, x-max: 3, - y-min: -3, y-max: 3, + y-min: -1, y-max: 4, x-grid: true, y-grid: true, + x-label: [$t$], y-label: [$f(t)$], { - plot.add(domain: (-3, 3), t => { + plot.add(domain: (-2.9, 2.9), t => { let (t0, t1, t2) = (0, 1, 2) - let T = t2 - t0 - let abs_rem = calc.rem(calc.abs(t), T) - if abs_rem >= t0 and abs_rem <= t1 { + if t < 0 { t = -t + 1 } + let abs_rem = calc.rem(t, t2 - t0) + if abs_rem >= t0 and abs_rem < t1 { return 1 } else { return 2 } - }) + }, line: "hvh") } ) - }) -) + }), caption: [График квадратной волны $f(t)$] +) +#pagebreak() + +Период функции равен $T = t_2 - t_0 = 2$, рассмотрим функцию на промежутке $[-T/2; T/2]$ и найдём коэффициенты $a_0, a_n, b_n, c_n$: + +$ a_0 &= 1/T integral^(T/2)_(-T/2) f(t)upright(d)t = 1/2 integral^1_(-1) f(t)upright(d)t = 1/2 (integral^0_(-1) 2 + integral^1_0 1)upright(d)t \ +&= 1/2 (2t bar.v^0_(-1) + t bar.v^1_0) = 1/2 (2 + 1) = 3/2 $ + +$ a_n &= 2/T integral^(T/2)_(-T/2) f(t)cos(omega_n t)upright(d)t = integral^(1)_(-1) f(t)cos(pi n t)upright(d)t \ +&= (integral^0_(-1) 2cos(pi n t) + integral^(1)_0 cos(pi n t))upright(d)t \ +&= (2 sin(pi n t))/(pi n) bar.v^0_(-1) + sin(pi n t)/(pi n) bar.v^(1)_0 \ +&= -(2 sin(-pi n))/(pi n) + sin(pi n)/(pi n) = (3 sin(pi n))/(pi n) = 0 $ + +$ b_n &= 2/T integral^(T/2)_(-T/2) f(t)sin(omega_n t)upright(d)t = integral^(1)_(-1) f(t)sin(pi n t)upright(d)t \ +&= (integral^0_(-1) 2sin(pi n t) + integral^(1)_0 sin(pi n t))upright(d)t \ +&= -(2 cos(pi n t))/(pi n) bar.v^0_(-1) - cos(pi n t)/(pi n) bar.v^(1)_0 \ +&= (2 cos(-pi n))/(pi n) - cos(pi n)/(pi n) = cos(pi n)/(pi n) $ 2. Любая *чётная* периодическая функция по вашему выбору.