diff --git a/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ b/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ index dede18e..3eaf577 100644 --- a/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ +++ b/chastotnie-methods/lab1/Егор_Капралов_5_1.typ @@ -674,4 +674,101 @@ $ a^2_0/2 + sum^infinity_(n=1) (a^2_n + b^2_n) &= 2/9 + sum^infinity_(k=1) (8/(p &= 2/9 + 4/pi^4 dot pi^4/90 + 2304/pi^6 dot pi^6/960 = 2/9 + 2/45 + 12/5 = 120/45 = 8/3 $ Левая часть равняется правой, равенство выполняется - коэффициенты подсчитаны верно. +#pagebreak() += Комплексная функция + +Задайтесь числами $R, T > 0$ и рассмотрите комплекснозначную функцию $f: RR -> CC$ с периодом $T$ такую, что + +$ upright("Re")f(t) = cases( + R\, & t in [-T/8; T/8), + 2R - (8R t)/T\, & t in [T/8; (3T)/8), + -R\, & t in [(3T)/8; (5T)/8), + -6R + (8R t)/T\, & t in [(5T)/8; (7T)/8) +) #h(3em) upright("Im")f(t) = cases( + (8R t)/T\, & t in [-T/8; T/8), + R\, & t in [T/8; (3T)/8), + 4R - (8R t)/T\, & t in [(3T)/8; (5T)/8), + -R\, & t in [(5T)/8; (7T)/8) +) $ + +Для рассматриваемой функции $f$: + +- Постройте параметрический график $f(t)$ (кривую на комплексной плоскости). + +- Рассмотрите частичные суммы Фурье $G_N (t) = sum^N_(n=-N) c_n e^(i omega_n t)$, где $omega_n = (2pi n)/T$ + +- Вычислите вручную коэффициенты $c_n$ для $n = 0, 1, 2$ + +- Напишите программу, которая вычисляет коэффициенты Фурье $c_n$ для произвольного $N$. Приведите в отчёте коэффициенты для случая $N = 3$. + +- Постройте параметрические графики $G_N (t)$ для $N = 1, 2, 3, 10$. Сравните их друг с другом и с параметрическим графиком исходной функции $f(t)$. + +- Проверьте выполнение равенства Парсеваля + +Пусть $R = 1$, $T = 8$, получим следующую функцию: + +$ upright("Re")f(t) = cases( + 1\, & t in [-1; 1), + 2 - t\, & t in [1; 3), + -1\, & t in [3; 5), + -6 + t\, & t in [5; 7) +) #h(3em) upright("Im")f(t) = cases( + t\, & t in [-1; 1), + 1\, & t in [1; 3), + 4 - t\, & t in [3; 5), + -1\, & t in [5; 7) +) $ + +Построим график данной функции на вещественной и комплексной плоскостях: + +#figure( + canvas(length: 1.25cm, { + plot.plot(size: (8, 4), + x-tick-step: 1, y-tick-step: 1, + x-min: -10, x-max: 10, + y-min: -3, y-max: 3, + x-grid: true, y-grid: true, + x-label: [t], y-label: [$f(t)$], + { + plot.add(domain: (-9.99, 9.99), t => { + let (t0, t1, t2, t3, t4) = (-1, 1, 3, 5, 7) + if t < t0 { t = -t + t0 + 1 } + let tt = calc.rem(t - t0, t4 - t0) + t0 + if tt >= t0 and tt < t1 { + return 1 + } else if tt >= t1 and tt < t2 { + return 2 - tt + } else if tt >= t2 and tt < t3 { + return -1 + } else { + return -6 + tt + } + }, line: "linear", samples: 1000, label: [Re$f(t)$#v(1em)]) + plot.add(domain: (-9.99, 9.99), t => { + let (t0, t1, t2, t3, t4) = (-1, 1, 3, 5, 7) + if t < t0 { t = -t + t0 - 3 } + let tt = calc.rem(t - t0, t4 - t0) + t0 + if tt >= t0 and tt < t1 { + return tt + } else if tt >= t1 and tt < t2 { + return 1 + } else if tt >= t2 and tt < t3 { + return 4-t + } else { + return -1 + } + }, line: "linear", samples: 1000, label: [Im$f(t)$], style: (stroke: yellow)) + } + ) + }), caption: [График комплексной функции $f(t)$] +) +#pagebreak() + +Период функции $T = 8$, $omega_n = (pi n)/4$. Рассмотрим функцию на промежутке $[-1; 7]$ и найдём коэффициент $c_n$: + +$ c_n &= 1/T integral^7_(-1) f(t)e^(i omega_n t) upright(d)t = \ +&= ... \ +&= (((omega_n-1)sin(omega_n) + omega_n cos(omega_n))(1+i e^(2i omega_n) -i e^(4i omega_n) -i e^(6i omega_n)))/(4omega_n^2) \ +&= ((((pi n)/4-1)sin((pi n)/4) + (pi n)/4 cos((pi n)/4))(1+i e^(i (pi n)/2) -i e^(i pi n) -i e^(i (3pi n)/2)))/((pi^2 n^2)/4) $ +