作者jack7775kimo (阿龐)
看板Math
標題Re: [分析] 傅立葉轉換前後有緊緻支撐則幾乎為零
時間Fri Oct 8 06:08:29 2021
剛好有在Stein-Shakarchi第一本做過, 這個結果可以視為某種Uncertainty principle
Proof :
We may assume f is compactly supported in [0, 1/2].
then f(x) ~ Fourier "series" of f.
Note that
1. the Fourier coefficients of f (over T = [0, 1]) equal to the Fourier
transform f^ (over R).
2. By 1. and the fact that f^ is also compactly supported, the above Fourier
series is actually a finite sum, that is, a trigonometric polyonomial g(x)
3. From uniqueness theorem of Fourier series, f(x) = g(x) in [0,1]. Unless f
is a zero function, f has a finite number of roots in [0,1] and hence cannot
be compactly supported in [0,1/2].
Done.
Remark: 印象中 f^的假設可以放寬成exponential decay, 證明的套路應該是利用
inversion formula去得到f的real analyticity
※ 引述《znmkhxrw (QQ)》之銘言:
: 因為在訊號處理的資料看到:
: 1. 有限時域的訊號做傅立葉轉換後必為無限頻域(除了0訊號)
: 2. 有限頻域的訊號做反傅立葉轉換後必為無限時域(除了0訊號)
: 所以標題所述應該是對的, 只是脫離實分析太久沒有idea QQ
: 以下用嚴格數學描述, 再請教如何證明了, 謝謝!
: =============================================================
: <Theorem>(想證)
: 令 f:R→C∪{+-∞} 為一定義在實數的複值函數
: 且 f€L^1(R)
: 令 F(x):= ∫ f(t)*exp(-2πi*x*t)dt for all x€R
: R
: 若 f與F均有compact support
: 則 f = 0 almost everywhere
: ==============================================================
: P.S.
: (1) 傅立葉跟反傅立葉只差在負號, 所以<Theorem>對的話就好
: (2) 寫了一下發現 "f:R→R∪{+-∞}" 的版本如果對也不能推得 "f:R→C∪{+-∞}"
: 的版本是對的, 所以才直接把條件寫成複值函數
: (3) 剛剛證出說, 若f(x)是連續函數且微分可以搬進去積分裡(原條件可自然推得)
: 那藉由一直微分就可以用Weierstrass Approximation定理證明結論了
: 因此看有沒有不要那麼強的條件@@?
: (4) 承(3), 如果有弱一點的Weierstrass Approximation定理就證完<Theorem>了:
: ---------------------------------
: b
: 若 ∫f(x)x^n = 0 for all n>=0
: a
: 則 f = 0 almost everywhere
: ---------------------------------
: 也就是說, 照一直微分的解法中, 如果上述成立, 那就證完了
: 因此好奇上述成不成立?
: 謝謝幫忙~~
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1F:推 znmkhxrw : 謝謝回答, 想請教兩個問題喔 10/08 18:30
2F:→ znmkhxrw : (1) 所以f的條件要從L^1強化成L^2? 10/08 18:30
3F:→ znmkhxrw : (2) 你第3.點寫藉由" Fourier series的唯一性 " 10/08 18:31
4F:→ znmkhxrw : 但是從實變理論只知道 "Parseval成立<=>在L^2收斂" 10/08 18:32
5F:→ znmkhxrw : 所以會需要前提的" f~Fourier series "的~變=嗎? 10/08 18:33
6F:推 znmkhxrw : 總之, 原條件只有L^1, 在這個論證中需要強化嗎? 10/08 18:43
7F:→ jack7775kimo: 我只需要1 to 1,不需要onto.利用Fejer kernel可以 10/08 23:28
8F:→ jack7775kimo: 知道Cesaro sum的收斂性,進而得到uniqueness定理for 10/08 23:29
9F:→ jack7775kimo: L^1(T).一些經典書籍應該都有證明(ex:Katznelson) 10/08 23:31
10F:推 znmkhxrw : 你意思是f只要維持L^1即可? 因為我是參考Zygmund 10/08 23:39
11F:→ znmkhxrw : 忽略上句, 我大致上知道了, 謝謝您~ 10/09 00:00
12F:→ jack7775kimo: 不客氣. 10/09 00:48