傅里叶分析是分析学中的一个重要分支,于18世纪逐渐形成,主要地函数的傅里叶变换及其性质进行研究。在本教程中,我们将对傅里叶分析的相关内容进行学习,下面我们就来了解一下。
傅里叶分析作为数学的一个分支,无论在概念或方法上都广泛地影响着数学其它分支的发展。数学中很多重要思想的形成,都与傅里叶分析的发展过程密切相关。
傅里叶分析从诞生之日起,就围绕着“傅里叶
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傅里叶分析是分析学中的一个重要分支,于18世纪逐渐形成,主要地函数的傅里叶变换及其性质进行研究。在本教程中,我们将对傅里叶分析的相关内容进行学习,下面我们就来了解一下。
傅里叶分析作为数学的一个分支,无论在概念或方法上都广泛地影响着数学其它分支的发展。数学中很多重要思想的形成,都与傅里叶分析的发展过程密切相关。
傅里叶分析从诞生之日起,就围绕着“傅里叶级数究竟是否收敛于自身”这样一个中心问题进行研究。当傅里叶提出函数可用级数表示时,他的想法还没有得到严格的数学论证,实际的情形人们并不清楚。P.G.L.狄利克雷是历史上第一个给出函数(x)的傅里叶级数收敛于它自身的充分条件的数学家。他的收敛判别法,后称为狄利克雷-若尔当判别法。他证明了在一个周期上分段单调的周期函数的傅里叶级数,在它的连续点上必收敛于(x);如果在x点不连续,则级数的和是((x+0)+(x-0))/2。顺便指出,狄利克雷正是在研究傅里叶级数收敛问题的过程中,才提出了函数的正确概念。因为在他的判别法中,函数在一个周期内的分段单调性,可能导致该函数在不同区间上的不同解析表示,这自然应当把它们看做同一个函数的不同组成部分,而不是像当时人们所理解的那样,认为一个解析表达式就是一个函数。
(G.F.)B.黎曼对傅里叶级数的研究也作出了贡献。上面说过,确定的傅里叶系数,要用到积分式⑶。但是人们当时对积分的理解还不深入。黎曼在题为《用三角级数来表示函数》(1854)的论文中,为了使得更广一类函数可以用傅里叶级数来表示,第一次明确地引进并研究了现在称之为黎曼积分的概念及其性质,使得积分这个分析学中的重要概念,有了坚实的理论基础。他证明了如果周期函数(x)在[0,2π]上有界且可积,则当n趋于无穷时 的傅里叶系数趋于0。此外,黎曼还指出,有界可积函数的傅里叶级数在一点处的收敛性,仅仅依赖于(x)在该点近旁的性质。这个非常基本而重要的结果称之为局部性原理。
G.G.斯托克斯和P.L.von赛德尔引进了函数项级数一致收敛性的概念以后,傅里叶级数的收敛问题进一步受到了人们的注意。H.E.海涅在1870年的一篇论文中指出,有界函数(x)可以唯一地表示为三角级数这一结论,通常采用的论证方法是不完备的,因为傅里叶级数未必一致收敛,从而无法确保逐项积分的合理性。这样,就可能存在不一致收敛的三角级数,而它确实表示一个函数。这就促使G.(F.P.)康托尔研究函数用三角级数表示是否唯一的问题。这种唯一性问题的研究,又促进了对各种点集结构的探讨。G.康托尔第一次引进了点集的极限点以及导集等概念,为近代点集论的诞生奠定了基础。
K.(T.W.)外尔斯特拉斯在1861年首次利用三角级数构造了处处不可求导的连续函数。他的这一发现震动了当时的数学界,因为长期的直观感觉使人们误认为,连续函数只有在少数一些点上才不可求导。
更新时间:2014-03-15 00:03