2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


Посмотреть правила форума



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 13:33 
Аватара пользователя


12/11/13
364
Преобразование Фурье функции $f(x)$ имеет вид
$({\cal F} f)(k) = \int^{\infty}_{-\infty} f(x) \, e^{-ikx}).$
Свертка функций $f(x)$ и $f(x)$ имеет вид
$ (g*f)(x) = \int^{\infty}_{-\infty} g(y) \, f(x-y) \, dy .$
Преобразование Фурье этой свертки - произведение
$({\cal F}(g*f))(k) = ({\cal F}g)(k) \, ({\cal F}f)(k).$

Меня интересует Преобразование Фурье для выражения
$ \int^{x}_{0} g(y) \, f(x-y) \, dy ,$
которое похоже на свертку.

Пытался сделать следующее:
Записать искомое выражение в виде свертки
$ \int^{x}_{0} g(y) \, f(x-y) \, dy = \int^{\infty}_{-\infty} G(y) \, f(x-y) \, dy ,$
для новой функции
$ G(y) =\left\{ \begin{array}{l}
0 , \quad y<0 \\ 
g(y) , \quad 0< y < x \\
0 , \quad y>x \\ 
\end{array}
\right.
$
чтобы получить произведение
${\cal F}(G*f)(k) = {\cal F}(G)(k) \, {\cal F}(f)(k).$

Однако $G$ зависит не только от $y$, но и $x$, то есть $G=G(x,y)$ и получаем не совсем свертку
$\int^{\infty}_{-\infty} G(y,x) \, f(x-y) \, dy .$
Этот путь ошибочный?

Можно ли вообще выразить преобразование Фурье для выражения
$ \int^{x}_{0} g(y) \, f(x-y) \, dy .$
через Фурье образы функции $f(x)$ и некоторой функции $G$ построенной из $g(x)$?
Получив произведение $({\cal F} G)(k) \, ({\cal F} f)(k)$$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 14:01 
Заблокирован


16/04/18

1129
Можно выразить через Лаплас, а потом в 3х Лапласах по известным формулам замен аргументов перейти к Фурье.

 Профиль  
                  
 
 Re: Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 14:04 
Аватара пользователя


12/11/13
364
Отмечу, что в русскоязычной википедии (в которой пишут много глупостей) написано следующее
"https://ru.wikipedia.org/wiki/Свёртка_(математический анализ)"
"В случае, когда $x\in \mathbb {R}$, а функции $f(x)$, $g(x)$
определены на промежутке $[0,+\infty)$ cвёртку можно записать в виде
$(f*g)(x) = \int_{0}^{x} f(y)\,g(x-y)\,dy=\int_{0}^{x}f(x-y)\,g(y)\,dy.$",
а потом перечисляются свойства свертки, включая Фурье преобразование.
Таже фраза есть и англоязычной википедии
https://en.wikipedia.org/wiki/Convolution

 Профиль  
                  
 
 Re: Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 14:17 
Заслуженный участник


14/10/14
1220
Divergence в сообщении #1503684 писал(а):
Меня интересует Преобразование Фурье для выражения
$ \int^{x}_{0} g(y) \, f(x-y) \, dy ,$
которое похоже на свертку.

Это $f_+*g_+$, где $f_+(x)=0$ при $x\leq0$ и $f(x)$ при $x>0$, и аналогично для $g$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 14:50 
Аватара пользователя


12/11/13
364
Спасибо.

В результате получаю
$\int^{x}_{0} g(y) \, f(x-y) \, dy = \int^{\infty}_{-\infty} G(y) \, F(x-y) \, dy ,$
где $g_{+}(y)=G(y)=H(y) g(y)$ и $f_{+}(y)=F(y)=H(y) f(y)$, где $H(y)$ - функция Хевисайда:
$ H(y) =\left\{ \begin{array}{l}
0 , \quad y\le 0 \\ 
1 , \quad y >0 ,
\end{array}
\right.
$
Для $G(y)$ все хорошо, она так и определена ($G(y)=g(y)$).
Для $f(y)$ возникает вопрос о формуле для Фурье преобразования произведения функции $f(y)$, определенной на всей оси, и функции Хевисайда.
$({\cal F} F)(k)=({\cal F}(Hf))(k)=?$

 Профиль  
                  
 
 Re: Преобразование Фурье и почти свертка функций
Сообщение01.02.2021, 20:16 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Тут если только обратно через свёртку теперь, по идее.

(Кстати оффтопное: вы можете принять соглашение, что фурье-оператор связывается со своей функцией-аргументом сильнее, чем скобки, применяющие к функции её аргумент. Тогда вам можно будет опустить все скобки вокруг выражений $\mathcal Fg, \mathcal F(Hf), \ldots$, что и пишется, и читается чууть быстрее.)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 6 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group