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¿Serie de Fourier es la transformada de Fourier transforman lo serie de Laurent es...?

Dado que los coeficientes

$$a_k = \frac1{2\pi i}\oint_C\frac{f(z)}{(z-c)^{k+1}}\,dz$$

para el de la serie de Laurent

$$f(z)\Big|_{r\le|z|\le R} = \sum_{k=-\infty}^{\infty}a_k\cdot(z-c)^k $$

de una función de $f\in\mathcal H(B(r,R))$ (es decir, una función que es holomorphic en el Anillo de radios $r\le R$), evaluado en un círculo de radio $\rho\in[r,R]$,

$$\tilde a_k := \rho^k a_k = \frac1{2\pi}\int\limits_{\phi=0}^{2\pi} f(c+\rho e^{i\phi}) e^{-ik\phi}\,d\phi \\\Rightarrow f(c+\rho e^{i\phi}) = \sum_{k=-\infty}^\infty \tilde a_k\,e^{ik\phi},$$

son (hasta el factor de $\rho^k$) equivalente a la de los coeficientes de Fourier de una función

$$\tilde f(x):=f\Big(c+\rho e^{i\tfrac x{2\pi\rho}}\Big),\quad x\in[-\pi\rho,+\pi\rho],$$

Me preguntaba si hay una significativa límite de $\rho\to\infty$ para los de Laurent de la serie. Para la serie de Fourier, el límite se convierte en la transformada de Fourier continua con "coeficientes", $\tilde a_k\to \tilde a(k)\equiv \mathcal F\{\tilde f(x)\}(k)$, de tal manera que

$$\tilde f(x) = \int_{-\infty}^\infty \tilde a(k) e^{ikx}\, dk, \\\tilde a(k) = \frac1{2\pi}\int_{-\infty}^\infty \tilde f(x) e^{-ikx}\, dx.$$

Así, en una manera similar, este límite a su vez, el de la serie de Laurent en un "Laurent transformar",

$$f(z)\Big|_{i\le|z|} = \int_{-\infty}^\infty un(k)\cdot (z-c)^k, \\ a(k) = \lim_{R\to\infty} \frac1{2\pi}\cualquier\limits_{|z|=R}\frac{f(z)}{(z-c)^{k+1}}\,dz$$

(hasta algunos de los factores que probablemente se me olvidó, y suponiendo que $f$ permanece holomorphic para $R\to\infty$), describiendo $f(z)$ por sus valores en $\mathbb C$-infinito.

Así que, ¿este sentido, se ha investigado sobre el antes y/o cualquiera de las aplicaciones?

14voto

E.P. Puntos 925

De la misma manera que hay una discreta $\rightarrow$ transición continua como va de serie de Fourier a las transformaciones, uno puede hacer una continua analógica a la serie de Taylor en la forma de la transformada de Laplace. Este es hermosamente explicado por Arthur Mattuck en este video y este uno, pero la esencia es esta:

Comenzar con una serie de Taylor de la forma $\sum_{n=0}^\infty a_nx^n=:A(x)$, y el cambio discreto de la variable $n=0,1,2,\ldots$ para una variable continua $t\in(0,\infty)$, para obtener el $\int_0^\infty a(t) x^t dt$. A partir de aquí es sólo un cambio cosmético para definir la variable $s=-\ln(x)$, lo cual es positivo y real en la gama interesante para $x$, $0<x<1$, y esto hace que la mirada integral como $$\int_0^\infty a(t)e^{-st}dt=:A(s),$$ que es sólo un estándar de la transformada de Laplace. Típicamente $A(s)$ será definido en un semiplano $\text{Re}(s)>s_0$, mientras $a(t)$ es de exponencial de la clase para $t\rightarrow\infty$.

Si ahora se desea una continua analógica de Laurent de la serie, entonces todo lo que necesita hacer es extender su integración al infinito menos así: $$\int_{-\infty}^\infty a(t)e^{-st}dt=:A(s).$$ Esto hará que el dominio típico de $s$ una tira de la forma $s_0<\text{Re}(s)<s_1$. Esto corresponde a $x=e^{-s}$ estar en un anillo alrededor de cero, que es también la típica dominio de convergencia de la serie de Laurent.

También es mucho más limitados en su elección de $a(t)$, de la misma manera que el coeficiente de secuencias son más restringidos para Laurent de la serie. Esta es una forma más grave, porque la clase de interesantes funciones que están disponibles ahora es, de hecho, notablemente más pequeño que el equivalente a la restricción de Laurent de la serie. (En particular, cosas como 'plegado' una secuencia de lo que, por ejemplo, $a_n=1/(|n|!)$ más problemático, y puede provocar $a(t)$ a no ser analítico más.) Esto significa que la transformación es un poco menos útil, y de hecho lo es mucho menos común en la literatura que el estándar de la transformada de Laplace.

4voto

Igor Khavkine Puntos 196

Puede que desee investigar el Mellin transforma. La idea básica es similar a lo parece tener en mente, pero los contornos de integración son diferentes de lo que adivinaron. Por cierto, un lado de la transformada de Mellin se aplica incluso fuera del contexto de funciones analíticas. Por supuesto, la transformada de Fourier, Laplace y Mellin transforma se relacionan fundamentalmente, a través de cambios de las variables de integración.

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