ポアソンの和公式の証明

<Poissonの和公式>

[-∞、∞]区間上の任意の連続関数f(x)とそれをフーリエ変換した関数

 F(n)=∫[-∞、∞] f(t)e-i2πnt dt

に対して、

 Σn=-∞~∞ f(n)=Σn=-∞~∞ F(n)

が成り立つ。

[証明]  連続関数f(t)に対して

 g(t)=Σn=-∞~∞ f(n+t)

を定義する。

 g(0)=Σn=-∞~∞ f(n)

であり、g(t)は

 g(t+1)=g(t)

なる周期性を持つので、フ-リエ級数展開

 g(t)=Σn=-∞~∞ cn ei2πnt

ができる。t=0のとき

 g(0)=Σn=-∞~∞ cn

が成り立つ。一方、

 F(m)=Σn=-∞~∞ [n、n+1] f(t)e-i2πmt dt

   =Σn=-∞~∞ [0、1] f(t+n)e-i2πm(t+n) dt

   =∫[0、1]n=-∞~∞f(t+n)] e-i2πmt dt

   =∫[0、1] g(t) e-i2πmt dt

   =∫[0、1]n=-∞~∞ cn ei2πnt] e-i2πmt dt

   =Σn=-∞~∞ cn・[∫[0、1] ei2π(n-m)t dt]

   =Σn=-∞~∞ cn・δnm

   =cm

従って

 g(0)=Σn=-∞~∞ f(n)=Σn=-∞~∞ F(m)

が成り立つ。

 

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。