Answer on Question #84501 – Math – Trigonometry
Question
Determine the Fourier transform of the function:
f ( t ) = { 1 − t , 0 ≤ t ≤ 1 1 + t , − 1 ≤ t ≤ 0 0 , otherwise . f(t) = \begin{cases} 1 - t, & 0 \leq t \leq 1 \\ 1 + t, & -1 \leq t \leq 0 \\ 0, & \text{otherwise}. \end{cases} f ( t ) = ⎩ ⎨ ⎧ 1 − t , 1 + t , 0 , 0 ≤ t ≤ 1 − 1 ≤ t ≤ 0 otherwise . Solution
Find the Fourier transform according to the formula
F ( ω ) = ∫ − ∞ + ∞ f ( t ) e − i ω t d t , − ∞ ≤ ω ≤ + ∞ . F(\omega) = \int_{-\infty}^{+\infty} f(t) e^{-i\omega t} dt, -\infty \leq \omega \leq +\infty. F ( ω ) = ∫ − ∞ + ∞ f ( t ) e − iω t d t , − ∞ ≤ ω ≤ + ∞.
Substitute in (2) the function (1):
F ( ω ) = ∫ 0 1 ( 1 − t ) e − i ω t d t + ∫ − 1 0 ( 1 + t ) e − i ω t d t + 0 = ∫ 0 1 e − i ω t d t − ∫ 0 1 t e − i ω t d t + ∫ − 1 0 e − i ω t d t + ∫ − 1 0 t e − i ω t d t = − e − i ω i ω + 1 i ω − i ω e − i ω + e − i ω − 1 ω 2 − 1 i ω + e i ω i ω + i ω e i ω − e i ω + 1 ω 2 F(\omega) = \int_{0}^{1} (1 - t) e^{-i\omega t} dt + \int_{-1}^{0} (1 + t) e^{-i\omega t} dt + 0 = \int_{0}^{1} e^{-i\omega t} dt - \int_{0}^{1} t e^{-i\omega t} dt + \int_{-1}^{0} e^{-i\omega t} dt + \int_{-1}^{0} t e^{-i\omega t} dt = - \frac{e^{-i\omega}}{i\omega} + \frac{1}{i\omega} - \frac{i\omega e^{-i\omega} + e^{-i\omega} - 1}{\omega^2} - \frac{1}{i\omega} + \frac{e^{i\omega}}{i\omega} + \frac{i\omega e^{i\omega} - e^{i\omega} + 1}{\omega^2} F ( ω ) = ∫ 0 1 ( 1 − t ) e − iω t d t + ∫ − 1 0 ( 1 + t ) e − iω t d t + 0 = ∫ 0 1 e − iω t d t − ∫ 0 1 t e − iω t d t + ∫ − 1 0 e − iω t d t + ∫ − 1 0 t e − iω t d t = − iω e − iω + iω 1 − ω 2 iω e − iω + e − iω − 1 − iω 1 + iω e iω + ω 2 iω e iω − e iω + 1 = 2 i ω sinh ( i ω ) − 2 i sinh ( i ω ) − cosh ( i ω ) + 2 ω 2 . = \frac{2i\omega \sinh(i\omega) - 2i \sinh(i\omega) - \cosh(i\omega) + 2}{\omega^2}. = ω 2 2 iω sinh ( iω ) − 2 i sinh ( iω ) − cosh ( iω ) + 2 .
Answer: F ( ω ) = 2 i ω sinh ( i ω ) − 2 i sinh ( i ω ) − cosh ( i ω ) + 2 ω 2 F(\omega) = \frac{2i\omega \sinh(i\omega) - 2i \sinh(i\omega) - \cosh(i\omega) + 2}{\omega^2} F ( ω ) = ω 2 2 iω s i n h ( iω ) − 2 i s i n h ( iω ) − c o s h ( iω ) + 2 .
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