【フーリエ解析01】フーリエ級数・直交基底について理解する【動画解説付き】 そうだ! 研究しよう 脳波やカオスなどの研究をしてます.自分の研究活動をさらなる「価値」に変える媒体. 更新日: 2019-07-21 公開日: 2019-06-03 この記事はこんな人にオススメです. 研究で周波数解析をしているけど,内側のアルゴリズムがよく分かっていない人 フーリエ級数や直交基底について詳しく分かっていない人 数学や工学を学ぶ全ての大学生 こんにちは.けんゆー( @kenyu0501_)です. 今日は, フーリエ級数 や 直交基底 についての説明をしていきます. というのも,信号処理をしている大学生にとっては,周波数解析は日常茶飯事なことだと思いますが,意外と基本的な理屈を知っている人は少ないのではないでしょうか. ここら辺は,フーリエ解析(高速フーリエ変換)などの重要な超絶基本的な部分になるので,絶対理解しておきたいところになります. では,早速やっていきましょう! フーリエ級数とは!? フーリエ級数 は,「 あらゆる関数が三角関数の和で表せる 」という定理に基づいた素晴らしい 関数近似 です. これ,結構すごい展開なんですよね. あらゆる関数は, 三角関数の足し合わせで表すことができる っていう,初見の人は嘘でしょ!?って言いたくなるような定理です. しかし,実際に,あらゆる周波数成分を持った三角関数(正弦波)を無限に足し合わせることで表現することができるのですね. 素晴らしいです. 重要なこと!基本角周波数の整数倍! フーリエ級数の場合は,基本周期\(T_0\)が大事です. 三角関数の直交性 cos. 基本周期\(T_0\)に従って,基本角周波数\(\omega_0\)が決まります. フーリエ級数で展開される三角関数の角周波数は基本とされる角周波数\(\omega_0\)の整数倍しか現れないのです. \(\omega_0\)の2倍,3倍・・・という感じだね!半端な倍数の1. 5倍とかは現れないのだね!とびとびの角周波数を持つことになるんだ! 何の役に立つのか!? フーリエ変換を日常的に使っている人なら,フーリエ級数のありがたさが分かると思いますが,そういう人は稀です. 詳しく,説明していきましょう. フーリエ級数とは何かというと, 時間的に変動している波に一考察を加えることができる道具 です.
「三角関数」は初歩すぎるため、積み重ねた先にある「役に立つ」との隔たりが大き過ぎてイメージしにくい。 2. 世の中にある「役に立つ」事例はブラックボックスになっていて中身を理解しなくても使えるので不自由しない。 3. 人類にとって「役に立つ」ではなく、自分の人生に「役に立つ」のかを知りたい。 鉛筆が役に立つかを人に聞くようなもの もし文房具屋さんで「鉛筆は何の役に立つんですか?」を聞いたら、全力の「知らんがな!」事案だろう。鉛筆単体では役立つとも役立たないとも言えず、それを使って何を書く・描くのかにかかっている。誰かが鉛筆を使って創作した素敵な作品を見せられて「こんなのも描けますよ」と例示されたところで、真似しても飯は食えない。鉛筆を使って自分の手で創作することに意味がある。鉛筆を手に入れなくても、他に生計を立てる選択肢だってある。 三角関数をはじめ、学校の座学は鉛筆を手に入れるような話だと思う。単体で「役に立つ?」と聞かれても答えにくいけれど、何かを創作しようと思い立った時に道具として使える可能性が高いものがパッケージ化されている。自分の手で創作するための七つ道具みたいなもんだから「騙されたと思って持っとけ!」としか言えない。苦手だからと切り捨てては、やりたいことを探す時に選択肢を狭めることになって勿体ない。「文系に進むから要らない」も一理あるけれど、そうやって分断するから昨今の創作が小粒になる。 上に書いた3点に対して、身に付けた自分が価値を創って世の「役に立つ」観点から答えるならば。 1. 基礎はそのままでは使えないけれど、幅広く効くので備えておく。 2. 三角関数の直交性 証明. 使う側じゃなく創る側になるため、必要となる道具をあらかじめ備えておく。 3. 自分が世の「役に立つ」ためにどんな価値を創るか、そのために何が必要かを判断することは、自分にしかできない。 「役立つ」を求める前提にあるもの 社会人類学者であるレヴィ=ストロース先生が未開の少数民族を調査していて、「少数民族って原始的だと思ってたけど実は凄い合理的だった!」みたいなことを「野生の思考」の中で書いている。その中で出てくる概念として、エンジニアリングに対比させたブリコラージュがある。 エンジニアリング :まず設計図をつくり、そのために必要なものを集める。 ブリコラージュ :日頃から道具や素材を寄せ集めておき、イザという時に組み合わせてつくる。 「何の役に立つのか?」の答えがないと不安なのは、上記 エンジニアリング を前提にしていると推測できる。「○○大学に進学して将来△△になる」みたいな輝かしい設計図から逆算して、その手段として三角関数を学ぶのだと言えば納得できるだろうか?
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1)の 内積 の 積分 内の を 複素共役 にしたものになっていることに注意します. (2. 1) 以下が成り立ちます(簡単な計算なので証明なしで認めます). (2. 2) したがって以下の関数列は の正規直交系です. (2. 3) 実数値関数の場合(2. 1)の類推から以下を得ます. (2. 4) 文献[2]の命題3. と定理3. も参考になります. フーリエ級数 は( ノルムの意味で)収束することが確認できます. [ 2. 実数表現と 複素数 表現の等価性] 以下の事実を示します. ' -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 事実. 実数表現(2. 三角関数の積の積分と直交性 | 高校数学の美しい物語. 1)と 複素数 表現(2. 4)は等しい. 証明. (2. 1) (2. 3) よって(2. 2)(2. 3)より以下を得る. (2. 4) ここで(2. 1)(2. 4)を用いれば(2. 1)と(2. 4)は等しいことがわかる. (証明終わり) '-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ================================================================================= 以上, フーリエ級数 の基礎をまとめました. 三角関数 による具体的な表現と正規直交系による抽象的な表現を併せて明示することで,より理解が深まる気がします. 参考文献 [1] Kreyszig, E. (1989), Introductory Functional Analysis with Applications, Wiley. [2] 東京大学 木田良才先生のノート [3] 名古屋大学 山上 滋 先生のノート [4] 九州工業大学 鶴 正人 先生のノート [5] 九州工業大学 鶴 正人 先生のノート [6] Wikipedia Fourier series のページ [7] Wikipedia Inner product space のページ [8] Wikipedia Hilbert space のページ [9] Wikipedia Orthogonality のページ [10] Wikipedia Orthonormality のページ [11] Wikipedia space のページ [12] Wikipedia Square-integrable function のページ [13] National Cheng Kung University Jia-Ming Liou 先生のノート
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園児募集要項 2021年度(令和3年度)園児募集要項 募集人員 5歳児 1年保育 ・・・ 若干名 4歳児 2年保育 ・・・ 20名 3歳児 3年保育 ・・・ 120名 入園資格 5歳児 1年保育 : 平成27年4月2日から平成28年4月1日の間に生まれた幼児 4歳児 2年保育 : 平成28年4月2日から平成29年4月1日の間に生まれた幼児 3歳児 3年保育 : 平成29年4月2日から平成30年4月1日の間に生まれた幼児 願書受付 11月1日(日) 一般入園は、 午前8時 在園児卒園児弟妹関係・親子関係・ひよこ組在籍者は、 午前9時 ※ 受付時間詳細は、別紙入園願書受付等のご案内を参照下さい。 出願手続 所定の入園願書に必要事項を記入の上、入園検定料5, 000円を添えてお申し込み下さい。 面接・入園手続 出願手続き完了後、受付番号順に幼児と保護者の方に面接を行います。 面接終了後、入園内定者には、入園許可証をお渡しします。 所定の期日までに給付認定申請書類一式の提出並びに入園料及び入園受入準備費の納入をしていただきます。 尚、期日までに納入がない場合には、入園辞退したものとさせていただきます。