いろいろな関数のフーリエ変換

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(1) ガウシアンのフーリエ変換はガウシアン

(2) 指数関数のフーリエ変換はローレンツィアン

(3) 矩形パルスのフーリエ変換はSinc関数

(4) ステップ関数のフーリエ変換は1/(ω-jε)

(5) 1/tのフーリエ変換は符号関数

(6) 1/(t-jε)のフーリエ変換はステップ関数

(7) 正弦波(単一周波数)のフーリエ変換はデルタ関数

(8) ローレンツィアンのフーリエ変換は指数関数

(9) Sinc関数のフーリエ変換は矩形パルス(バンドパスフィルタ)


(1)
ガウシアンのフーリエ変換はガウシアン

ここで定積分

は次のように2次元平面上の積分を使って求められる

(2) 指数関数のフーリエ変換はローレンツィアン

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(3) 矩形パルスのフーリエ変換はSinc関数

(4) ステップ関数のフーリエ変換は1/(ω-jε)

ステップ関数はt=∞でゼロにならないので積分が発散してしまう。

そこで指数関数e-εt (0<ε)で減衰させて計算する。

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次の(5)(6)は複素積分で計算できる。(補足 - ステップ関数のフーリエ変換による表現)

(5) 1/tのフーリエ変換は符号関数

補足の計算では1/ωの逆フーリエ変換は符号関数

変数名をω→tt→−ωと入れ替えて

(6) 1/(t-jε)のフーリエ変換はステップ関数

補足の計算では1/(ω-jε)の逆フーリエ変換はステップ関数

変数名をω→tt→−ωと入れ替えて

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(7) 正弦波のフーリエ変換はデルタ関数

正弦波が直交するのは天下り的に認めるとして、δ関数の係数がになることは上記(5)を使って計算できる。

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(8) ローレンツィアンのフーリエ変換は指数関数

これは上記(6)を使って計算できる。

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(9) Sinc関数のフーリエ変換は矩形パルス

sinexpに書き直して

ここで上記(5)を使えば

だから、-W<ω<Wの区間は2倍になり、それ以外はゼロになる。

特にω=0とおくと次の定積分の値が得られる。


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