フーリエ変換(フーリエ余弦変換,フーリエ正弦変換)

f x が偶関数のとき

f x = 2 π ∫ 0 ∞ F c ω cos ω x d ω

F c ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x cos ω x d x

となる. F c ω を f x のフーリエ余弦変換という.

f x が奇関数のとき

f x = 2 π ∫ 0 ∞ F s ω sin ω x d ω

F s ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x sin ω x d x

となる. F s ω を f x のフーリエ正弦変換という.

■導出

フーリエ積分より

f x = ∫ 0 ∞ G ω cos ω x + H ω sin ω x d ω   ・・・・・・(1)

1 π ∫ − ∞ ∞ f v cos ω v d v = G ω   ・・・・・・(2)

1 π ∫ − ∞ ∞ f v sin ω v d v = H ω   ・・・・・・(3)

である.

● f x が偶関数のとき

v の関数 f v cos ω v は偶関数になるので

G ω = 1 π ∫ − ∞ ∞ f v cos ω v d v = 2 π ∫ 0 ∞ f v cos ω v d v   ・・・・・・(4)

v の関数 f v sin ω v は奇関数になるので

H ω = 1 π ∫ − ∞ ∞ f v sin ω v d v = 0   ・・・・・・(5)

となり

f x = ∫ 0 ∞ G ω cos ω x d ω ・・・・・・(6)

となる.

(4),(6)において

G ω = 2 π F c ω

とおくと

(4)より

2 π F c ω = 2 π ∫ 0 ∞ f v cos ω v d v

F c ω = 2 π ∫ 0 ∞ f v cos ω v d v   ・・・・・・(7)

(6)より

f x = ∫ 0 ∞ 2 π F c ω cos ω x d ω

= 2 π ∫ 0 ∞ F c ω cos ω x d ω   ・・・・・・(8)

(7)の積分変数 v を x に書き換えると

F c ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x cos ω x d x   ・・・・・・(9)

すなわち

f x = 2 π ∫ 0 ∞ F c ω cos ω x d ω

F c ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x cos ω x d x

となる.

● f x が奇関数のとき

v の関数 f v cos ω v は奇関数になるので

G ω = 1 π ∫ − ∞ ∞ f v cos ω v d v = 0   ・・・・・・(10)

v の関数 f v sin ω v は偶関数になるので

H ω = 1 π ∫ − ∞ ∞ f v sin ω v d v = 2 π ∫ 0 ∞ f v sin ω v d v   ・・・・・・(11)

となり

f x = ∫ 0 ∞ H ω sin ω x d ω ・・・・・・(12)

となる.(11),(12)において

H ω = 2 π F s ω

とおくと

(11)より

2 π F s ω = 2 π ∫ 0 ∞ f v sin ω v d v

F s ω = 2 π ∫ 0 ∞ f v sin ω v d v   ・・・・・・(13)

(12)より

f x = ∫ 0 ∞ 2 π F s ω sin ω x d ω

= 2 π ∫ 0 ∞ F s ω sin ω x d ω   ・・・・・・(14)

となる.

(13)の積分変数 v を x に書き換えると

F s ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x sin ω x d x

となる.

すなわち

f x = 2 π ∫ 0 ∞ F s ω sin ω x d ω

F s ω = 2 π ∫ 0 ∞ f x sin ω x d x

となる.

 

ホーム>>カテゴリー分類>>数列>>級数展開>>フーリエ変換(フーリエ余弦変換,フーリエ正弦変換)

最終更新日: 2026年8月12日