Дифференцирование функций с финитным спектром

Рассмотрим новый метод N-кратного дифференцирования, базирующийся на применении ряда Котельникова, который по сравнению с известными методами в большой степени ориентирован на решение конкретных задач оценивания.

Пусть задана функция f(t), принадлежащая к классу , для которой справедливо разложение в виде ряда Котельникова (2.3). Рассмотрим производную N-го порядка f(N)(t) от функции f(t), представимой рядом (2.3). Относительно функции f(N)(t) () можно утверждать, что она, так же как и функция f(t), может быть доопределена в комплексной плоскости как целая функция конечной степени, интегрируемая в квадрате на всей вещественной оси, и для нее справедливо представление

(2.19)

где

Таким образом, располагая совокупностью отсчетов , в соответствии с (2.19) можно однозначно восстановить всю функцию .

Поставим задачу найти точные аналитические выражения для отсчетов , позволяющие по заданной совокупности находить искомую совокупность , а на ее основе восстановить функцию .

Для случая произвольного N применительно к функциям , заданным бесконечной совокупностью отсчетов, можно воспользоваться следующим результатом.

Для класса ф ункций f(t) с финитным спектром производная N-гo порядка f(N)(t) в отсчетных точках вычисляется по таким формулам:

для четных

(2.20)

для нечетных

(2.21)

([х] - целая часть числа х).

Вывод данных формул (опущен в силу громоздкости) базируется на использовании формулы Лейбница для N-кратного дифференцирования произведения двух функций и раскрытии неопределенностей типа 0/0, появляющихся при переходе к отсчетным точкам.

Остановимся на вопросе дифференцирования функции fK(t), которая задается в виде конечного ряда Котельникова и интерполирует исходную функцию. Очевидно, что спектр функции fK(t) сосредоточен в интервале (-Ω, Ω), и, следовательно, . Производная N-гo порядка от функции в отсчетных точках вычисляется по формулам:

для четных

(2.22)

для нечетных

(2.23)

Формулы (2.22), (2.23) непосредственно следуют из (2.20), (2.21), если в последних перейти от бесконечных сумм по индексу i к конечным суммам.

Формулы (2.22) и (2.23) также допускают векторно-матричную форму записи:

(2.24)

где

(2.25)

для четных

Другое по теме:

Разработка и исследование характеристик платформенной инерциальной навигационной системы полуаналитического типа
Цель настоящей работы разработать алгоритм платформенной инерциальной навигационной системы, работающей в геоцентрической системе координат, и определяющей в этой системе следующие параметры: Координаты Скорости Углы ...

Устройство питания электронных схем
Современный научно-технический прогресс тесно связан с развитием электроники. Успехи электроники являются результатом создания разнообразных по своим свойствам электровакуумных и полупроводниковых приборов. В настоящее время ...