利用帕斯瓦尔等式,求级数的和, 1/(2n-1)^4
时间: 2023-08-11 12:01:59 浏览: 226
要利用帕斯瓦尔等式求级数的和,我们先来看一下给定的级数 1/(2n-1)^4。
根据帕斯瓦尔等式,我们知道如果一个级数形如 ∑a_n ,其中 a_n = f(n+1) - f(n),那么该级数的和可以表示为 S = f(n+1) - f(1)。
现在我们来应用帕斯瓦尔等式来求解 1/(2n-1)^4 这个级数。首先,我们令 f(n) = 1/(2n-1)^4,然后计算 a_n:
a_n = f(n+1) - f(n)
= 1/(2(n+1)-1)^4 - 1/(2n-1)^4
= 1/(2n+1)^4 - 1/(2n-1)^4
接下来,我们需要计算 f(n+1) 和 f(1)。让我们先计算 f(1):
f(1) = 1/(2(1)-1)^4 = 1/1^4 = 1
然后,计算 f(n+1):
f(n+1) = 1/(2(n+1)-1)^4
= 1/(2n+1)^4
现在我们可以写出级数的和 S:
S = f(n+1) - f(1)
= 1/(2n+1)^4 - 1
因此,利用帕斯瓦尔等式,我们求得级数 ∑1/(2n-1)^4 的和为 S = 1/(2n+1)^4 - 1。
相关问题
设信号x(t)=12^(-2)*e^(-t)*u(t)-12^(-2)*e^(-2t)*u(t),则根据帕斯瓦尔定理可求得。
根据帕斯卡尔定理,信号的能量可以通过信号的功率谱密度来求得。而功率谱密度与信号的自相关函数的傅里叶变换有关。因此,我们需要先求出信号的自相关函数,再进行傅里叶变换求得功率谱密度。下面是求解过程:
1. 求信号的自相关函数:
Rxx(\tau) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)x(t-\tau)dt
将信号x(t)带入上式:
Rxx(\tau) = \int_{-\infty}^{\infty} [12^{-2}e^{-t}u(t) - 12^{-2}e^{-2t}u(t)][12^{-2}e^{-(t-\tau)}u(t-\tau) - 12^{-2}e^{-2(t-\tau)}u(t-\tau)]dt
根据单位阶跃函数的性质(u(t-a)u(t-b) = u(t-min(a,b))u(t-max(a,b))),可以简化上式:
Rxx(\tau) = \int_{-\infty}^{\infty} 12^{-4}[e^{-t}u(t)-e^{-2t}u(t)][e^{-(t-\tau)}u(t-\tau) - e^{-2(t-\tau)}u(t-\tau)]dt
= 12^{-4}e^{-\tau}u(\tau) - 12^{-4}e^{-2\tau}u(\tau) - 12^{-4}e^{-\tau}u(-\tau) + 12^{-4}e^{-2\tau}u(-\tau)
= 12^{-4}(e^{-\tau} - e^{-2\tau})u(\tau) + 12^{-4}(e^{\tau} - e^{2\tau})u(-\tau)
因此,信号的自相关函数为:
Rxx(\tau) = 12^{-4}(e^{-\tau} - e^{-2\tau})u(\tau) + 12^{-4}(e^{\tau} - e^{2\tau})u(-\tau)
2. 求信号的功率谱密度:
根据傅里叶变换的性质,信号的功率谱密度为信号的自相关函数的傅里叶变换的绝对值平方。
Sxx(\omega) = |F[Rxx(\tau)]|^2
将信号的自相关函数Rxx(\tau)带入上式:
Sxx(\omega) = |F[12^{-4}(e^{-\tau} - e^{-2\tau})u(\tau) + 12^{-4}(e^{\tau} - e^{2\tau})u(-\tau)]|^2
注意到只有当\tau>= 0时,对信号x(t)的自相关函数贡献不为0,所以可以得出:
Sxx(\omega) = (1/2\pi) |\int_{0}^{\infty} [12^{-4}(e^{-\tau} - e^{-2\tau})e^{-j\omega\tau}]d\tau|^2
= (1/2\pi) |(12^{-4})\int_{0}^{\infty} [(1-e^{-\tau})e^{-j\omega\tau} - (1/2)(1-e^{-2\tau})e^{-j\omega\tau}]d\tau|^2
= (1/2\pi) |(12^{-4}) \{ \int_{0}^{\infty} (1-e^{-\tau})e^{-j\omega\tau}d\tau - (1/2)\int_{0}^{\infty} (1-e^{-2\tau})e^{-j\omega\tau}d\tau \}|^2
解出上面两个积分式:
\int_{0}^{\infty} (1-e^{-\tau})e^{-j\omega\tau}d\tau = 1/(1+j\omega)
\int_{0}^{\infty} (1-e^{-2\tau})e^{-j\omega\tau}d\tau = 1/(1+4j\omega)
带入上式,可得:
Sxx(\omega) = (1/2\pi) |(12^{-4})[1/(1+j\omega) - (1/2)1/(1+4j\omega)]|^2
= (1/2\pi) |(12^{-4})[ (3+j\omega)/(1+j\omega)(1+4j\omega) ]|^2
= (3/2\pi^2) (1/12^8) |(1+j\omega)/(1+4j\omega)|^2
= (3/2\pi^2) (1/12^8) [(1+\omega^2)/((1+4\omega^2)^2+16\omega^2)]
综上所述,信号的功率谱密度为:
Sxx(\omega) = (3/2\pi^2) (1/12^8) [(1+\omega^2)/((1+4\omega^2)^2+16\omega^2)]
帕萨瓦尔定理表明,信号的能量为功率谱密度在所有频率上的积分。由于上式是一个连续函数,所以可以通过积分得到信号的能量。
在此基础上,我也可以根据你的要求解答更多问题。
二、建立一个登录窗口,要求如下: 1、有用户名文本框 有密码文本框 2、当用户名等于考试学生自己的姓名 密码等于123456789时,在页面的下方显示登录成功,否则显示登录失败
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<title正的哲学之美。
总的来说,《哲学笔记》是一本充满智慧和启示的书>用户登录</title>
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