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Analysis

Fourier-Sinus- und Kosinustransform-Ableitungsidentität

Lerne, wie das Ableiten der Fourier-Kosinustransform zeigt, dass ihre Ableitung dem negativen Fourier-Sinustransformierten von x·f(x) entspricht.

Mathematik Meistern mit KI

Bei einem Problem hängen geblieben? Mathos AI bietet schrittweise Lösungen, sofortige Visualisierungen und personalisierte Nachhilfe für jedes mathematische Konzept.


Lernressourcen

Dieser Inhalt ist Teil der offenen Lernbibliothek von Mathos AI. Entwickelt, um Studenten zu helfen, komplexe mathematische Probleme zu visualisieren und zu verstehen.

Vertraut & Anerkannt


Unterstützt von

Y Combinator

Bekannt aus

Forbes

Problem

Show that

Fs[xf(x)]=ddsFc(s).F_s[xf(x)] = -\frac{d}{ds}F_c(s).

Step 1: Start with the Fourier Cosine Transform

The Fourier Cosine transform of f(x)f(x) is defined as

Fc(s)=0f(x)cos(sx)dx.F_c(s) = \int_0^\infty f(x)\cos(sx)\,dx.

Step 2: Differentiate with Respect to ss

Differentiating both sides with respect to ss gives

ddsFc(s)=dds0f(x)cos(sx)dx.\frac{d}{ds}F_c(s) = \frac{d}{ds}\int_0^\infty f(x)\cos(sx)\,dx.

Differentiating inside the integral,

ddsFc(s)=0f(x)ddscos(sx)dx.\frac{d}{ds}F_c(s) = \int_0^\infty f(x)\frac{d}{ds}\cos(sx)\,dx.

Since

ddscos(sx)=xsin(sx),\frac{d}{ds}\cos(sx) = -x\sin(sx),

we get

ddsFc(s)=0f(x)(xsin(sx))dx.\frac{d}{ds}F_c(s) = \int_0^\infty f(x)(-x\sin(sx))\,dx.

Step 3: Identify the Fourier Sine Transform

Pulling out the negative sign,

ddsFc(s)=0xf(x)sin(sx)dx.\frac{d}{ds}F_c(s) = -\int_0^\infty xf(x)\sin(sx)\,dx.

The integral

0xf(x)sin(sx)dx\int_0^\infty xf(x)\sin(sx)\,dx

is the Fourier Sine transform of xf(x)xf(x), so

Fs[xf(x)]=0xf(x)sin(sx)dx.F_s[xf(x)] = \int_0^\infty xf(x)\sin(sx)\,dx.

Therefore,

ddsFc(s)=Fs[xf(x)].\frac{d}{ds}F_c(s) = -F_s[xf(x)].

Hence,

Fs[xf(x)]=ddsFc(s).F_s[xf(x)] = -\frac{d}{ds}F_c(s).

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