Trigonometriska polynom

Relevanta dokument
Fourierserien. fortsättning. Ortogonalitetsrelationerna och Parsevals formel. f HtL g HtL t, där T W ã 2 p, PARSEVALS FORMEL

Andra ordningens lineära differensekvationer

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic POLYNOM, POLYNOMDIVISION, ALGEBRAISKA EKVATIONER, PARTIALBRÅKSUPPDELNING. vara ett polynom där a

101. och sista termen 1

Vad är det okända som efterfrågas? Vilka data är givna? Vilka är villkoren?

Introduktion till statistik för statsvetare

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna 1-6, 29/10-8/11, = m n

vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n grad( P(

Borel-Cantellis sats och stora talens lag

Genomsnittligt sökdjup i binära sökträd

Uppgifter 3: Talföljder och induktionsbevis

Fouriertransformen. Faltning, filtrering och sampling

. Mängden av alla möjliga tillstånd E k kallas tillståndsrummet.

c n x n, där c 0, c 1, c 2,... är givna (reella eller n=0 c n x n n=0 absolutkonvergent om x < R divergent om x > R n n lim = 1 R.

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR

Ekvationen (ekv1) kan beskriva en s.k. stationär tillstånd (steady-state) för en fysikalisk process.

Cartesisk produkt. Multiplikationsprincipen Ï Ï Ï

Föreläsning 10: Kombinatorik

x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 HL Z x x x

b 1 och har för olika värden på den reella konstanten a.

Räkning med potensserier

ENDIMENSIONELL ANALYS B1 FÖRELÄSNING VI. Föreläsning VI. Mikael P. Sundqvist

REGULJÄRA SPRÅK (8p + 6p) 1. DFA och reguljära uttryck (6 p) Problem. För följande NFA över alfabetet {0,1}:

Anmärkning: I några böcker använder man följande beteckning ]a,b[, [a,b[ och ]a,b] för (a,b), [a,b) och (a,b].

Föreläsning G04: Surveymetodik

θx θ 1 om 0 x 1 f(x) = 0 annars

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 26, 9/2 2011: y + ay + by = h(x)

Lösningar till tentamensskrivning i kompletteringskurs Linjär Algebra, SF1605, den 10 januari 2011,kl m(m + 1) =

Tentamenskrivning, , kl SF1625, Envariabelanalys för CINTE1(IT) och CMIEL1(ME ) (7,5hp)

Kompletterande kurslitteratur om serier

Om komplexa tal och funktioner

Lycka till! I(X i t) 1 om A 0 annars I(A) =

Två enkla egenvärdesproblem. Två - gissningsvis välbekanta - egenvärdesproblem

Av Henrik 01denburg\ Radikaler. För att lösa ekv.: x n = a (n helt, pos. tal) konstruerar man kurvan

4. Uppgifter från gamla tentor (inte ett officiellt urval) 6

1. BERÄKNING AV GRÄNSVÄRDEN ( då x 0 ) MED HJÄLP AV MACLAURINUTVECKLING. n x

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Att repetera.

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV HÖGRE ORDNINGEN

Inledande matematisk analys (TATA79) Höstterminen 2016 Föreläsnings- och lekionsplan

Egna funktioner. Vad är sin? sin är namnet på en av många inbyggda funktioner i Ada (och den återfinns i paketet Ada.Numerics.Elementary_Functions)

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Övning 3 - Kapitel 35

b) Bestäm det genomsnittliga antalet testade enheter, E (X), samt även D (X). (5 p)

Kontrollskrivning 3 i SF1676, Differentialekvationer med tillämpningar. Tisdag kl 8:15-10

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del I

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

= (1 1) + (1 1) + (1 1) +... = = 0

Svar till tentan

Linjär Algebra (lp 1, 2016) Lösningar till skrivuppgiften Julia Brandes

Induktion LCB Rekursion och induktion; enkla fall. Ersätter Grimaldi 4.1

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n = grad( P(

2. Konfidensintervall för skillnaden mellan två proportioner.

UPPSKATTNING AV INTEGRALER MED HJÄLP AV TVÅ RIEMANNSUMMOR. Med andra ord: Vi kan approximera integralen från båda sidor

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 1.1

Tenta i MVE025/MVE295, Komplex (matematisk) analys, F2 och TM2/Kf2

= x 1. Integration med avseende på x ger: x 4 z = ln x + C. Vi återsubstituerar: x 4 y 1 = ln x + C. Villkoret ger C = 1.

SANNOLIKHETER. Exempel. ( Tärningskast) Vi har sex möjliga utfall 1, 2, 3, 4, 5 och 6. Därför är utfallsrummet Ω = {1, 2, 3, 4, 5,6}.

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 14 dec 2009 klockan 14:00 19:00.

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

KOM IHÅG ATT NOTERA DITT TENTAMENSNUMMER NEDAN OCH TA MED DIG TALONGEN INNAN DU LÄMNAR IN TENTAN!!

a) Beräkna E (W ). (2 p)

Induktion och Binomialsatsen. Vi fortsätter att visa hur matematiska påståenden bevisas med induktion.

Problem 2 löses endast om Du hade färre än 15 poäng på duggan som gavs arctanx sin x. x(1 cosx) lim. cost.

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

Linköpings tekniska högskola IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 3. strömningslära, miniräknare.

FUNKTIONSLÄRA. Christian Gottlieb

TNA001- Matematisk grundkurs Tentamen Lösningsskiss

Sannolikheten. met. A 3 = {2, 4, 6 }, 1 av 11

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK Datum: 13 mars 08

Del A. x 0 (1 + x + x 2 /2 + x 3 /6) x x 2 (1 x 2 /2 + O(x 4 )) = x3 /6 + O(x 5 ) (x 3 /6) + O(x 4 )) = 1 + } = 1

Cirkulära data och dess statistiska tillämpningar

7 Sjunde lektionen. 7.1 Digitala filter

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Tentamen i Linjär Algebra, SF december, Del I. Kursexaminator: Sandra Di Rocco. Matematiska Institutionen KTH

TNA001 Matematisk grundkurs Övningsuppgifter

Datastrukturer och algoritmer

Tolkning av sannolikhet. Statistikens grunder, 15p dagtid. Lite mängdlära. Lite mängdlära, forts. Frekventistisk n A /n P(A) då n

Multiplikationsprincipen

Stokastiska variabler

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 4

I situationer där det inte råder någon oklarhet om vilken funktion f som avses, nöjer vi oss med att skriva c n istället för c n Hf L.

TFM. Avdelningen för matematik Sundsvall Diskret analys. En studie av polynom och talföljder med tillämpningar i interpolation

Statistisk analys. Vilka slutsatser kan dras om populationen med resultatet i stickprovet som grund? Hur säkra uttalande kan göras om resultatet?

LÖSNINGAR TILL. Räkningar: (z i z) 2 = , Δ = z = 1 n. n 1. Konfidensintervall:

Intervallskattning. c 2005 Eric Järpe Högskolan i Halmstad. Antag att vi har ett stickprov x 1,..., x n på X som vi vet är N(µ, σ) men vi vet ej

RESTARITMETIKER. Avsnitt 4. När man adderar eller multiplicerar två tal som t ex

TAMS15: SS1 Markovprocesser

Jag läser kursen på. Halvfart Helfart

Tentamen i Envariabelanalys 1

Tentamen 9 juni 2016, 8:00 12:00, Q21

Tentamen i Matematisk statistik för V2 den 28 maj 2010

Antalet sätt att välja ut r objekt bland n stycken med hänsyn till ordning är np r = n(n 1) (n r + 1).

Handbok i materialstyrning - Del F Prognostisering

Innehåll Grafräknaren och diskret matematik...1 Vad handlar diskret matematik om?...1 Permutationer och kombinationer...3 Något om heltalsräkning...

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

Tentamen 1 i Matematik 1, HF1903, Fredag 14 september 2012, kl

Enkel slumpvandring. Sven Erick Alm. 9 april 2002 (modifierad 8 mars 2006) 2 Apan och stupet Passagesannolikheter Passagetider...

Transkript:

Trigoometriska polyom Itroduktio Iga strägistrumet eller blåsistrumet ka producera estaka siustoer, blott lieära kombiatioer av dem, där de med lägsta frekvese kallas för grudtoe, och de övriga för övertoer. Reda Pythagoras käde till att övertoeras frekveser alltid är heltalsmultiplar av grudtoes frekves. är e piaosträg eller luftpelare i e klariett sätts i vibratio geereras således e to som beskrivs av e summa av type A sihj + p 0 t L där A œ R =1 Grudtoe i ovaståede "to" har frekvese 0. Om grudtoes frekves ormeras till 1, så ädras summa till A sihj + p t L där A œ R =1 som med hjälp av sihj + wl = sihjl coshwl + coshjl sihwl ka skrivas Ha cosh p tl + b sih p tll där a, b œ R =1 och kallas för ett trigoometriskt polyom. (1) () E härledig av () fis här. =1 A sihj + p tl = =1 A HsiHj L cosh p tl + coshj L sih p tll = =1 HA sihj L cosh p tl + A coshj L sih p tll = HŸL = =1 Ha cosh p tl + b sih p tll HŸL Låt a = A sihj L och b = A coshj L.

Trigoometriska polyom.b Det är ite bara vibratioer geererade av musikitrumet som ka beskrivas av trigoometriska polyom. Elektroiska istrumet (här meas ite bara elektroiska musikitrumet, uta äve t.ex. frekvesomriktare och olika styreheter) alstrar kombiatioer av växelspäigar vilka också beskrivs av trigoometriska polyom. För att ett trigoometriskt polyom skall kua beskriva e kombiatioe av späigar där äve e likspäigskompoet igår, måste ma tillfoga e kostat term till (). De mest geerella forme av ett trigoometriskt polyom är därför c 0 + Ha cosh p tl + b sih p tll =1 (3) Expoetialforme H3L ka skrivas på e extremt kompakt form som äve ka skrivas c  p t =- c z =- (4) är ma sätter z =  p t = cosh p tl +  sih p tl. Därmed får beämige trigoometriskt polyom si förklarig. Fortsättigsvis kommer vi att föredra expoetialforme (4) vid beskrivig av trigoometriska polyom. EXEMPEL 1 Grafe av =-  p t uppvisar e itressat form.

3 Trigoometriska polyom.b 10 HHH L pl L t =-10 1-1 1 1 1 Här har du tre frågor att fudera på: Varför är fuktioe jäm? Varför blir värdet för t = 0 lika med atalet termer? Varför är det mista positiva ollstället lika med det iverterade värdet av atalet termer? Omskrivige av (3) till (4) går som e das om ma aväder Eulers formler på (3), samt coshtl =  t + -  t sihtl =  t - -  t  möblerar om lite blad termera. c 0 + =1 Ha cosh p tl + b sih p tll = c 0 + =1 Ka  p t + - p t c 0 + =1 Ka  p t + - p t c 0 + =1 J a - b + b  p t - - p t  O = -  b  p t - - p t  p t + a + b Ic  p t + c -  p H- L t M c 0 + =1 = =- c  p t H L Här iförs för > 0 beteckigara c = a - b och c - = a + b. O = - p t = H L = är ma "möblerar om" ser ma att och för är relaterade

Trigoometriska polyom.b 4 är ma "möblerar om" ser ma att a, b och c för > 0 är relaterade till varadra geom c = 1 Ha -  b L, c - = 1 Ha +  b L (5) Det är brukligt att låta (5) defiiera a, b äve för = 0. Dvs. c 0 = 1 Ia 0 -  b 0 M = 1 Ia 0 +  b 0 M. Det följer att b 0 = 0 och a 0 = c 0. Lägg märke till att c och c - är kojugerade, dvs. c - = c. Grafiskt ser sambade (5) ut som edaför. Om ma löser ut a, b ur (5), får ma a = ReHc L, b = - ImHc L (6) som är väl värda att lägga på miet. Omskalig Det trigoometriska polyomet c  p t =- iehåller toer med frekvesera 1,, 3,, och periodera 1, 1ê, 1ê3,, 1ê. Frå defiitioera av period och frekves följer att polyomet själv har frekvese 1 och periode 1. Geom omskalig av argumetet t ädras frekves och period. T.ex. blir polyomets period p vid skalig med skalfaktor 1 p :

5 Trigoometriska polyom.b c  t =- Om vi, för godtyckligt positivt tal p, skalar med 1 p blir periode p: Vikelfrekves c  p p t =- Kvote pêp är ett mått på hur stort cirkelsegmet som  p p t hier "mäta upp" på ehetscirkel uder e tidsehet. Eftersom cirkelsegmet på ehetscirkel represeterar viklar (mätta i radiaer) kallas ämda kvot för vikelfrekves och beteckas ofta med symbole W som likar e omfamig av just ett cirkelsegmet. Vi kommer att aväda omfamigssymbole ofta i fortsättige, och således skriva c  W t =- Ovaståede trigoometriska polyom iehåller således toer med vikelfrekvesera W, W, 3 W,, W. OTERA också sambadet W = p mella vikelfrekves och upprepigsfrekves, samt sambade W = pêp, = 1êp. - 1 1 period = 1, vikelfrekves = 6 p, upprepigsfrekves = 3 3

Trigoometriska polyom.b 6 "Godtyckliga" periodiska fuktioer Det torde vara bekat för läsare att Taylorpolyom och Taylorserier aväds för att beskriva "godtyckliga" fuktioer (godtyckliga iom e viss klass av deriverbara fuktioer). Vi ska u se hur trigoometriska polyom c  W t där c - = c (ädliga såväl som oädliga) ka avädas för att beskriva godtyckliga periodiska fuktioer. (7) AM 1. Beteckige (7) skall i fallet med ädligt måga termer uppfattas som e summa av typ =- c  W t, och aars (i fallet med oädligt måga termer) som lim Ø I =- c  W t M, dvs. gräsvärdet av partialsummor som sväller ut symmetriskt. Uta dea kovetio skulle (7) ite säkert beskriva e reellvärd fuktio. För att e fuktio skall kua beskrivas med (7) måste koefficietera c väljas på ett listigt sätt. ästa avsitt visar hur det går till. Hur beräkas c? Låt oss först peka på aalogi mella (7) och e lieär kombiatio g 1 e 1 + g e + g 3 e 3 (8) där e 1, e, e 3 är ortoormerade vektorer i R 3 uder t.ex. stadardskalärprodukte. Ortoormerige iebär att e ÿe k = ; 1, = k 0, ¹ k Att ämda aalogi är meigsfull beror på att, -  W t, - W t, 1,  W t,  W t, är ortoormerade uder produkte Xf, g\ = 1 T Ÿ T f HtL g HtL t,

7 Trigoometriska polyom.b där T är ett godtyckligt ädligt itervall sådat att T W = p. Att fuktioera, -  W t, - W t, 1,  W t,  W t, är ortoormerade uder ämda produkt, dvs. att Y  W t,  k W t ] = 1 är ite svårt att visa. Försök får du se! T T  W t - kw t t = ; 1, = k 0, ¹ k u till beräkige av g och c. Atag att v och f ka skrivas på forme (9) respektive (10) edaför g 1 e 1 + g e + g 3 e 3 = v c  W t = c 1  W t + c  W t = f HtL ¹ 1 (9) (10) Låt oss börja med beräkige av g 1 och c 1. Om bägge lede i (9) och (10) multipliceras skalärt med e 1 respektive  W t erhålls respektive g 1 e 1 ÿe 1 + g e ÿe 1 + g 3 e 3 ÿe 1 = vÿe 1 c 1 Y  W t,  W t ] + c Y  W t,  W t ] = Yf HtL,  W t ] ¹ 1 Poäge med multiplikatioe är att första terme i (11):s och (1):s västerled blir lika med c 1, och att västerledes övriga termer blir lika med oll. (Allt detta är e kosekves av ortoormerige.) Det följer att g 1 = vÿe 1 c 1 = Yf HtL,  W t ] På motsvarade sätt får ma för varje att (11) (1) samt g = vÿe c = Yf HtL,  W t ] = 1 T f HtL - W t t T (13)

Trigoometriska polyom.b 8 Precis som g 1, g, g 3 är v:s koordiater i base e 1, e, e 3, brukar ma säga att är f :s koordiater i base, c -, c -1, c 0, c 1, c,, -  W t, - W t, 1,  W t,  W t, EXEMPEL 3 Beräka c för f HtL = t, T = H-p, pl, och jämför grafe för f med grafe för (partialsummor av) c  W t. Lösig Först kostateras att T = p, och att därmed W = pê T = 1. Formel (13) ger därför c = 1 p p t - t H-1L t = @två partiella itegr.d = -p, ¹ 0 c 0 = 1 p p t p t = c W  t blir således lika med -p p 3 + ¹ 0 3. H-1L  t = H6L p 3 + >0 4 H-1L cosh tl Som syes edaför behövs ite särkilt måga termer i det trigoometriska polyomet för att återskapa f (blå) med god oggrahet. p 3 + 1 H4 H-1L L cosh tl =1 -p p EXEMPEL 4 Beräka c för f HtL = t, T = H0, pl, och jämför åter f :s graf med grafe för (partialsummor av) c  W t. Lösig T = p. Det följer att W = p ê T =. Härav,

9 Trigoometriska polyom.b c = 1 p p t - t 1 +  p t = = 0, ¹ 0 c 0 = 1 p p t p t = 0 3. c W  t blir lika med p H6L p 1 3 + ¹ 0 1 +  p  t = 3 + >0 cosh tl - p sih tl p 3 + 1 coshh L tl J =1 - p sihh L tl 0 p I figure edaför har vi fokuserat på uppföradet ära t = 0. Varför tror du att fuktioe liksom "tar sats" vid språget? p 3 + 4 cosh tl J =1 - p sih tl 0