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フーリエ変換しても変わらない関数

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1coshπxはフーリエ変換しても変わりません。

e2πixycoshπxdx=1coshπy

(証明)
e2πixycoshπxdx=20cos2πxycoshπxdx=2π0cosh2ixycoshxdx

ここで、補題として0coshzxcoshxdx=π2secπ2zを示します。

(補題の証明)
0coshzxcoshxdx=12ezxcoshxdx=120xz12(x+1x)dxx=0xzx2+1dx=120xz12x+1dx

ここで、
0xa1(1+x)a+bdx=01(t1t)a1(1+t1t)a+bdt(1t)2=01ta1(1t)b1dt=Γ(a)Γ(b)Γ(a+b)
であるので、
0coshzxcoshxdx=12Γ(1+z2)Γ(1z2)Γ(1)=π2secπ2z
これで補題が成り立つことがわかりました。

補題より、
e2πixycoshπxdx=2π0cosh2ixycoshxdx=sec(iπy)=1coshπy
Q.E.Dです。

また、これにポアソン和公式を使うと、

n=1coshπn=n=1coshπn

となります。

投稿日:20201110
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tria_math
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