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guu

银虫 (正式写手)

[交流] [学术求助]关于一个函数的Fourier变换

《数学手册》上可以查到,函数 f(x)=1/|x| 的Fourier变换是 1/|λ|(也可能差个sqr(2π),取决于所用的积分格式),但有谁知道这是怎么算出来的吗?
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coolrainbow

木虫 (著名写手)

未来国家冻凉

Integral[1/|x|*exp(-iλx),x]=2*Integral[1/x*exp(-iλx),{x,0,inf}]=1/|λ|
技术博客:http://hi.baidu.com/coolrainbow/blog
3楼2007-03-21 17:31:54
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guu

银虫 (正式写手)

2楼的写的太简略了,而且不对吧?被积函数并非偶函数,所以:
Integral[1/|x|*exp(-iλx),x]=Integral[1/x*exp(-iλx),{x,0,inf}]+Integral[1/x*exp(iλx),{x,0,inf}],
而且结果怎么会是1/|λ|呢?简单的想,若积分时做变换λx→x,则此积分应该与λ无关呀!因此我一直不明白该怎么做。
麻烦楼上的解释一下好吗?

[ Last edited by guu on 2007-3-21 at 22:52 ]
4楼2007-03-21 22:37:41
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GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)

微信XGBerlin

优秀版主

1/λ=ν,κ=k/2π,波长,波数,波矢(的模)
1/T=f=ω/2π周期,频率,角频率
时空是对偶的,(可参考信息光学,关于,角谱的问题)

所以应当用主值PV(Principal Value)积分
PV Integral[1/|x|*exp(-iκx),{-inf,+inf}]
=PV Integral[1/|x|*[cos(κx)+isin(κx)],{-inf,+inf}]
=PV 2Integral[(1/x)*cos(κx),{-inf,+inf}]               因为sin为奇函,cos为偶函
接下来用把cos展开,用幂级数求和,得结果
最后利用κ=1/λ把,κ换成λ
或者直接从
PV Integral[1/|x|*exp(-ix/λ),{-inf,+inf}]
开始也行

此外,x和λ间的Fourier变换,没有系数2π,因为x空间和λ空间互为直接倒易reciprocal空间,系数2π仅出现在x空间和x空间的伸长倒易空间,即k空间,
同理t和f间的Fourier变换,也没有系数2π,但t和ω间的Fourier变换有系数2π
从此不问江湖事
5楼2007-03-22 06:20:24
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guu

银虫 (正式写手)

楼上的说法还是有点问题啊!虽说是主值积分,可是具体该怎么做呢?关键是0是被积函数的奇点,怎么处理才好呢?
6楼2007-03-25 14:50:42
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