MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第5章 その85【複素フーリエ係数⑩】

MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第5章 その85【複素フーリエ係数⑩】 数値計算
MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第5章 その85【複素フーリエ係数⑩】

バックナンバーはこちら。
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はじめに

複素フーリエ係数のシリーズ。
前回は複素フーリエ係数の式を導出した。
今回は\(C_0\)について少し言及する。

登場人物

博識フクロウのフクさん

指差しフクロウ

イラストACにて公開の「kino_k」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=iKciwKA9&area=1

エンジニア歴8年の太郎くん

技術者太郎

イラストACにて公開の「しのみ」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=uCKphAW2&area=1

【再掲】複素フーリエ係数に至る道

太郎くん
太郎くん

まずは複素フーリエ係数に至る道を再掲。

  • 複素指数関数の積
  • 複素指数関数が直交していない状態
  • 複素指数関数が直交している状態
  • 複素指数関数の直交性の確認
  • 複素フーリエ係数の導出
フクさん
フクさん

今回は\(C_0\)について少し言及する。

複素フーリエ係数C0について

太郎くん
太郎くん

\(C_0\)について言及?
求め方が違うの?

フクさん
フクさん

求め方は一緒で、
前回の式を使用すれば勝手求められる。
しかし、少し求められたものの性格が違うので言及しておこうってわけだ。

太郎くん
太郎くん

求められるけど、概念的な違いがあるって感じかな?

フクさん
フクさん

そうそう。

C0を求めてみる

フクさん
フクさん

まずは複素フーリエ係数の式を使用して\(C_0\)を求めてみよう。

\(
\begin{eqnarray}
\displaystyle \int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-i0x}\,dx&=&\int_{-\pi}^\pi C_0 e^{-i0x}\,dx+\dots\\
&=&\int_{-\pi}^\pi C_0 e^0 e^{-i0x}\,dx\\
&=&\int_{-\pi}^\pi C_0\cdot 1 \cdot 1\,dx\\
&=&2\pi C_0\\
\therefore C_0&=&\frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^\pi f(x)\,dx
\end{eqnarray}
\)

太郎くん
太郎くん

なんかそれっぽい数式が出てきたが、
何を示しているかがわからんな・・・。

フクさん
フクさん

端的に言うと\(f(x)\)平均だな。

太郎くん
太郎くん

なんで!?

フクさん
フクさん

そこは次回説明しよう。

まとめ

フクさん
フクさん

まとめだよ。

  • フーリエ係数のC0について言及。
  • 普通にC0についてフーリエ係数を求める。
  • 結果としてC0は関数f(x)の平均値を示す。

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