Øving 5 - Fouriertransform - LF

Like dokumenter
Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N

Mathematics 114Q Integration Practice Problems SOLUTIONS. = 1 8 (x2 +5x) 8 + C. [u = x 2 +5x] = 1 11 (3 x)11 + C. [u =3 x] = 2 (7x + 9)3/2

Trigonometric Substitution

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

Eksamensoppgave i TMA4130/35 Matematikk 4N/4D

Eksamensoppgave i TMA4125 BARE TULL - LF

Universitetet i Bergen Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i emnet Mat131 - Differensiallikningar I Onsdag 25. mai 2016, kl.

Eksamensoppgave i TMA4125 Matematikk 4N

ECON3120/4120 Mathematics 2, spring 2004 Problem solutions for the seminar on 5 May Old exam problems

FYS2140 Kvantefysikk. Løsningsforslag for Oblig 7

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Løsningsførslag i Matematikk 4D, 4N, 4M

Eksamensoppgave i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N


Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

Forside. 1 Hva skrives ut?

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 11

UNIVERSITETET I OSLO

Appendix A. Ole Christian Lingjærde, Dept of Informatics, UiO. 23. september 2019

Solutions #12 ( M. y 3 + cos(x) ) dx + ( sin(y) + z 2) dy + xdz = 3π 4. The surface M is parametrized by σ : [0, 1] [0, 2π] R 3 with.

Eksamensoppgave i TMA4125 EKSEMPELEKSAMEN - LF

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4329 Intro til vitensk. beregn. V2017

I dag skal vi ved hjelp av ganske enkel Python-kode finne ut om det er mulig å tjene penger på å selge og kjøpe en aksje.

MA2501 Numerical methods

Physical origin of the Gouy phase shift by Simin Feng, Herbert G. Winful Opt. Lett. 26, (2001)

Solution for INF3480 exam spring 2012

Løsningsforslag til øving 4

Gradient. Masahiro Yamamoto. last update on February 29, 2012 (1) (2) (3) (4) (5)

TMA4240 Statistikk 2014

Finite Elements Methods. Formulary for Prof. Estor's exam

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 6

MA2501 Numeriske metoder

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 3 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE / EKSAMENSOPPGÅVE

y (t) = cos t x (π) = 0 y (π) = 1. w (t) = w x (t)x (t) + w y (t)y (t)

Slope-Intercept Formula

Kort oppsummering av pensum til nå

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

(s + 1) 4 + 2(s + 1)

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Korreksjoner til fasit, 2. utgave

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Fasit MAT102 juni 2016

Løsningsforslag. Oppgave 1 Gitt matrisene ] [ og C = A = 4 1 B = 2 1 3

EKSAMENSOPPGAVE / EKSAMENSOPPGÅVE

MAT 1110: Obligatorisk oppgave 1, V-07: Løsningsforslag

Eksamen i TMA4130 Matematikk 4N

Termodynamikk og statistisk fysikk Oblig 7

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4210 Numerisk løsning av part. diff.lign. med differansemetoder Vår 2005

dg = ( g P0 u)ds = ( ) = 0

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000


pdf

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Python Installering og et par enkle anvendelser

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

Areal mellom kurver Volum Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

8 Interpolasjon TMA4125 våren 2019

Øvingsforelesning i Matlab TDT4105

=,,,,, = det( A) a a a a a a a a a a + a a 0 1. a11 a12 a22 a12 a11 a22 a12 a21 a11a12 + a12 a11

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

Maple Basics. K. Cooper

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 1

UNIVERSITETET I OSLO

Ma Linær Algebra og Geometri Øving 5

TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

Matematik, LTH Kontinuerliga system vt Formelsamling. q t. + j = k. u t. (Allmännare ρ 2 u. t2 Svängningar i gaser (ljud) t 2 c2 2 u

Høgskolen i Oslo og Akershus. a) Finn den deriverte av disse funksjonene: b) Finn disse ubestemte integralene: c) Finn disse bestemte integralene:

TMA4240 Statistikk Høst 2013

UNIVERSITETET I OSLO

Right Triangle Trigonometry

x(x 1)(x 2) p(x) = 3,0 1( 1 1)( 1 2) Newtons interpolasjonsformel: Tabellen over dividerte differenser er gitt ved

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4120 MATEMATIKK 4K H-03 Del A: Laplacetransformasjon, Fourieranalyse og PDL

UNIVERSITETET I OSLO

Stationary Phase Monte Carlo Methods

Finne ut om en løsning er helt riktig og korrigere ved behov

Programmering i. matematikk. Knut Skrindo

Verifiable Secret-Sharing Schemes

Høgskolen i Oslo og Akershus. sin 2 x cos 2 x = 0, x [0, 2π) 1 cos 2 x cos 2 x = 0 2 cos 2 x = 1 cos 2 x =

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag eksamen i TMA4123/25 Matematikk 4M/N

Numerisk løsning av ikke-lineære ligninger

Som vanlig er enkelte oppgaver kopiert fra tidligere års løsningsforslag. Derfor kan notasjon, språk og stil variere noe fra oppgave til oppgave.

a) The loop transfer function with the process model with a P controller is given by h 0 (s) = h c (s)h p (s) = K p (1 + s)(2 + s) K p

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

s 2 Y + Y = (s 2 + 1)Y = 1 s 2 (1 e s ) e s = 1 s s2 s 2 e s. s 2 (s 2 + 1) 1 s 2 e s. s 2 (s 2 + 1) = 1 s 2 1 s s 2 e s.

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I, vår 2009

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Løsningsforslag

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 2. september 2011

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Transkript:

Øving 5 - Fouriertransform - LF Obligatoriske oppgaver See the notes Matlab: %x og t aksen x=:.:pi; t=:pi/:*pi; %sette opp funksjon og plotte hver frame for j=:length(t) %funksjonsverdier p innev rende tidspunkt f=sin(*t(j))*sin(*x); %vi plotter disse funksjonsverdiene plot(x,*f) axis([ pi..]) pause(.3) end Python: import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.animation import FuncAnimation #ok jeg kryper til korset, og innroemmer at jeg ikke skjonner baret av... hvordan denne koden funker. jeg fant den paa nettet, og greide aa... modifisere den akkurat nok til at jeg fikk ut den animasjonen jeg ville ha fig, ax = plt.subplots() ax.set xlabel(r'$x$') ax.set xlabel(r'$y$') xdata, ydata = [], [] ln, = plt.plot([], [], animated=true,label=r'$u\, (x,t)$') # skriv inn 'ro'... som tredje argument hvis du vil ha tilbake punkter i stedet for linjer. def init(): ax.set xlim(, *np.pi) ax.set ylim(.,.) return ln, def update(frame): xdata=np.linspace(, *np.pi, 8) ydata=np.sin(frame)*np.sin(np.linspace(, np.pi, 8)) ln.set data(xdata, ydata) return ln, # Man kan endre hastigheten ved aa endre paa interval parameteren

ani = FuncAnimation(fig, update, frames=np.linspace(, *np.pi, 8),... interval=5, init func=init, blit=true) plt.legend() plt.show() 3 By the definition of Fourier transform we have ˆf(w) = f(x)e dx = e x e dx = e x cos wx dx i e x sin wx dx }{{} = = e x cos wx dx = e x cos wx dx π π [ ] e x = ( cos wx + w sin wx) = π + w π + w. By the definition of inverse Fourier transform we get f(x) = ˆf(w)e iwx dw = π + w eiwx dw. By evaluating this equation wisely at x = we get Thus, = f() = π + w dw = π + x dx = π. 4 Let g(x) = e x. By the differentiation rule, we have Since F {g (x)} = w F {g(x)}. + w dw. g (x) = e x + 4x e x = g(x) + 4f(x), and using the linearity of the Fourier transform, we get 4 F {f(x)} = F {g(x)} + F {g (x)} = F {g(x)} w F {g(x)}. The Fourier transform of g(x) is known to be F {g(x)} = e w /4, so that ˆf(w) = F {f(x)} = w 4 e w /4.

5 We take the Fourier transform of the convolution: F {f g} = F {f} F {g}. Notice that g(x) = f (x), such that (using the derivative of the Fourier transform) F {g} = F {f } = iw F {f}. Using this and F {f} = e w /4, we get F {f g} = ( e w /4 iw Taking the inverse transform yields (f g)(x) = i 4 ) e w /4 = iw π / e w we w / e iwx dw. Anbefalte oppgaver Fourier transform. By the definition of Fourier transform we have Consider first w = ± ˆf(w) = f(x)e dx = π sin xe dx = sin x cos wx dx i sin x sin wx dx π π }{{} = π = i sin x sin wx dx π sin x sin wx dx = ± = ± sin x dx = ± [ x sin x 4 Now, we use the following trigonometric identities and ] π = ± π. cos x sin(α) sin(β) = (cos(α β) cos(α + β)) sin(α + β) = sin(α) cos(β) + cos(α) sin(β). dx

If w ±, we get sin x sin wx dx = (cos[( w)x] cos[( + w)x]) dx = [ ] sin[( w)x] sin[( + w)x] π w + w = ( ) sin[( w)π] sin[( + w)π] w + w = ( sin(πw) w + sin(πw) ) = + w w. Thus, i π w ± w ˆf(w) = i π w = i π w =. The integral. By the definition of inverse Fourier transform we get f(x) = ˆf(w)e iwx dw = i π = i cos wx dw i π w π }{{} = π = sin wx dw. w By evaluating this equation wisely at x = π Thus, ( π ) = f = π we get w eiwx dw sin wx dw w sin(πw) sin(πw/) w dw. sin(πw) sin(πw/) w dw = π. Recall that the Fourier transform of f is given by a) Now gives F(f)(w) := ˆf(w) = f(x) = ˆf(w) = { e x, x >, else f(x)e ixw dx. e x(iw+) dx = + iw.

Thus ˆf(w) = ( + iw). b) Now f(x) = { x, x [, ], else gives Thus ˆf(w) = ( x )e dx = ( x ) dx = ( x ) dx = x dx = x () dx = x e ( ) e () () dx = e + e iw w () 3 dx = 4 cos w w e () 3 = 4 cos w w (e e iw ) iw 3 = 4 cos w w + 4 sin w w 3. ˆf(w) = ( 4 cos w w + 4 sin w ) w 3. c) Now gives ˆf(w) = (T + x)e dx + T T + x, T x < f(x) = T x, x < T, else T (T x)e dx T = (T + x) dx + (T x) dx T = T dx + T T T + dx T = dx dx T = e () T e () T = eit w e it w w = cos T w w.

Thus ˆf(w) = cos T w π w.