1 三角函数的正交性

article/2025/7/23 15:11:53

三角函数的正交性

  • 三角函数的正交性
    • 三角函数系
    • 证明

三角函数的正交性

三角函数系

集合 { s i n 0 x , c o s 0 x , s i n x , c o s x , s i n 2 x , c o s 2 x , . . . } \lbrace sin0x, cos0x, sinx,cosx,sin2x,cos2x,... \rbrace {sin0x,cos0x,sinx,cosx,sin2x,cos2x,...}
正交
∫ − π π s i n n x c o s m x d x = 0 \int_{-\pi}^{\pi} sin\;nx\;cos\;mx\;dx=0 ππsinnxcosmxdx=0
∫ − π π c o s n x c o s m x d x = 0 n ≠ m \int_{-\pi}^{\pi} cos\;nx\;cos\;mx\;dx=0 \quad n \not= m ππcosnxcosmxdx=0n=m

正交意味着垂直
在这里插入图片描述
a ⃗ ⋅ b ⃗ = ∣ a ⃗ ∣ ∣ b ⃗ ∣ c o s φ \vec{a} \cdot \vec{b} = \mid \vec{a}\mid \mid \vec{b} \mid cos \varphi a b =a b cosφ
a ⃗ \vec{a} a b ⃗ \vec{b} b 垂直的时候, c o s φ = 0 cos \varphi = 0 cosφ=0
a ⃗ ⋅ b ⃗ = 0 \vec{a} \cdot \vec{b}=0 a b =0

举例:
a ⃗ = ( 2 , 1 ) b ⃗ = ( − 1 , 2 ) \vec{a}=(2,1) \quad \vec{b}=(-1,2) a =(2,1)b =(1,2)
a ⃗ ⋅ b ⃗ = ( 2 , 1 ) ⋅ ( − 1 , 2 ) = 2 ∗ − 1 + 1 ∗ 2 = 0 \vec{a} \cdot \vec{b}=(2,1) \cdot (-1,2) = 2*-1 + 1* 2 = 0 a b =(2,1)(1,2)=21+12=0

扩展:
a ⃗ = ( a 1 , a 2 , a 3 , . . . a n ) \vec{a}=(a_1,a_2,a_3,...a_n) a =(a1,a2,a3,...an)
b ⃗ = ( b 1 , b 2 , b 3 , . . . b n ) \vec{b}=(b_1,b_2,b_3,...b_n) b =(b1,b2,b3,...bn)
a ⃗ ⋅ b ⃗ = a 1 b 1 + a 2 b 2 + . . . + a n b n = ∑ i = 1 n a i b i = 0 \vec{a} \cdot \vec{b}=a_1 b_1 + a_2 b_2 + ...+ a_n b_n = \sum_{i=1}^n a_i b_i = 0 a b =a1b1+a2b2+...+anbn=i=1naibi=0

进一步扩展:
在这里插入图片描述
a = f ( x ) a=f(x) a=f(x)
b = g ( x ) b=g(x) b=g(x)
a ⋅ b = ∫ x 0 x 1 f ( x ) g ( x ) d x = 0 a \cdot b = \int_{x_0}^{x_1}f(x)g(x) dx =0 ab=x0x1f(x)g(x)dx=0
当两个函数积分等于0的时候,我们说这两个函数正交。

证明

已知:
s i n ( A + B ) = s i n A c o s B + c o s A s i n B sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB
s i n ( A − B ) = s i n A c o s B − c o s A s i n B sin(A-B)=sinAcosB-cosAsinB sin(AB)=sinAcosBcosAsinB
c o s ( A + B ) = c o s A c o s B − s i n A s i n B cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB cos(A+B)=cosAcosBsinAsinB
c o s ( A − B ) = c o s A c o s B + s i n A s i n B cos(A-B)=cosAcosB+sinAsinB cos(AB)=cosAcosB+sinAsinB

∫ − π π s i n n x c o s m x d x = ∫ − π π 1 2 [ s i n ( n − m ) x + s i n ( n + m ) x ] d x = 1 2 [ ∫ − π π s i n ( n − m ) x d x + ∫ − π π s i n ( n + m ) x d x ] = 1 2 [ − 1 n − m c o s ( n − m ) x ∣ − π π − 1 n + m c o s ( n + m ) x ∣ − π π ] = 0 + 0 = 0 \begin{aligned} \int_{-\pi}^{\pi} sinnx\;cosmx\;dx &= \int_{-\pi}^{\pi} \frac{1}{2}[sin(n-m)x+sin(n+m)x]dx \\ &= \frac{1}{2}[\int_{-\pi}^{\pi}sin(n-m)x \;dx+\int_{-\pi}^{\pi}sin(n+m)x \;dx] \\ &=\frac{1}{2}[-\frac{1}{n-m}cos(n-m)x \mid_{-\pi}^{\pi}-\frac{1}{n+m}cos(n+m)x \mid_{-\pi}^{\pi}] \\ &=0+0 \\ &=0 \end{aligned} ππsinnxcosmxdx=ππ21[sin(nm)x+sin(n+m)x]dx=21[ππsin(nm)xdx+ππsin(n+m)xdx]=21[nm1cos(nm)xππn+m1cos(n+m)xππ]=0+0=0

∫ − π π c o s n x c o s m x d x = ∫ − π π 1 2 [ c o s ( n − m ) x + c o s ( n + m ) x ] d x = 1 2 [ ∫ − π π c o s ( n − m ) x d x + ∫ − π π c o s ( n + m ) x d x ] = 1 2 [ 1 n − m s i n ( n − m ) x ∣ − π π + 1 n + m s i n ( n + m ) x ∣ − π π ] = 0 + 0 = 0 \begin{aligned} \int_{-\pi}^{\pi} cosnx\;cosmx\;dx &= \int_{-\pi}^{\pi} \frac{1}{2}[cos(n-m)x+cos(n+m)x]dx \\ &= \frac{1}{2}[\int_{-\pi}^{\pi}cos(n-m)x \;dx+\int_{-\pi}^{\pi}cos(n+m)x \;dx] \\ &=\frac{1}{2}[\frac{1}{n-m}sin(n-m)x \mid_{-\pi}^{\pi}+\frac{1}{n+m}sin(n+m)x \mid_{-\pi}^{\pi}] \\ &=0+0 \\ &=0 \end{aligned} ππcosnxcosmxdx=ππ21[cos(nm)x+cos(n+m)x]dx=21[ππcos(nm)xdx+ππcos(n+m)xdx]=21[nm1sin(nm)xππ+n+m1sin(n+m)xππ]=0+0=0

m = n m= n m=n
∫ − π π c o s m x c o s m x d x = ∫ − π π 1 2 [ 1 + c o s 2 m x ] d x = 1 2 [ ∫ − π π 1 d x + ∫ − π π c o s 2 m x d x ] = 1 2 [ ∫ − π π 1 d x + 0 = 1 2 x ∣ − π π = π \begin{aligned} \int_{-\pi}^{\pi} cosmx\;cosmx\;dx &= \int_{-\pi}^{\pi} \frac{1}{2} [1+cos2mx]dx \\ &=\frac{1}{2}[ \int_{-\pi}^{\pi} 1 dx+ \int_{-\pi}^{\pi}cos2mx dx] \\ &=\frac{1}{2}[ \int_{-\pi}^{\pi} 1 dx+0\\ &=\frac{1}{2}x \mid_{-\pi}^{\pi} \\ &=\pi \end{aligned} ππcosmxcosmxdx=ππ21[1+cos2mx]dx=21[ππ1dx+ππcos2mxdx]=21[ππ1dx+0=21xππ=π

原视频:
https://www.bilibili.com/video/av34364399/?spm_id_from=333.788.videocard.1


http://chatgpt.dhexx.cn/article/hjQCuIDE.shtml

相关文章

正交的概念

“正交性”是从几何学中借来的术语。如果两条直线相交成直角,它们就是正交的,比如图中的坐标轴。用向量术语说,这两条直线互不依赖。沿着某一条直线移动,你投影到另一条直线上的位置不变。 在计算技术中,该术语用于表示…

正交性,从內积开始到施密特正交化

正交性 前言內积、长度和正交性[1]內积长度和距离正交向量非正交向量 正交集,正交基和正交投影正交集基定理1 正交基定理2 正交投影非零向量投影直线上的投影空间投影正交分解定理 格拉姆-施密特正交化参考 前言 多维空间,向量和矩阵,以及正…

三角函数正交性理解与Matlab分析

1.什么是正交性? “正交性”是从几何中借来的术语。如果两条直线相交成直角,他们就是正交的。在空间向量中,两个向量的标量积为零即两个向量正交。 如果两个函数满足,则称这两个函数正交。 2.什么是三角函数正交信号集&#xf…

mysql初期密码修改方式

1、适用解压版本的mysql 2、初始化mysql后,会随机生成一个密码,但比较复杂,(#一定记住) 初始化命令 mysqld -initialize 3、初始化后必须修改初始密码才能对mysql进行操作,这个时候操作就会报错误消息。 …

ubuntu20.04安装Mysql8.0以及mysql密码修改

前言 网上找到的这些关于这类的博客要么就是mysql版本过时了要么就完全没有用,浪费了我好多时间,于是我就把自己成功的经历分享给大家,希望能减少大家走弯路的时间。 Mysql的安装 很简单,一句话 sudo apt install mysql-serve…

Centos Mysql忘记密码,修改密码

当centos MySQL用户忘记密码,进不去MySQL,那就要进行修改密码了 看好了嗷,操作开始 首先用vim进一下配置文件:/etc/my.cof 添加一下skip-grant-tables #这行的意思就是设置空密码登录,毕竟密码都忘记了,不…

登录MySQL密码修改及密码遗忘的解决办法(centos)

1、修改密码 方法一 [roothost1 ~]# mysqladmin -uroot -p password Enter password: New password: Confirm new password: ​方法二 mysql> alter user rootlocalhost identified by MySQL123; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 方法三 通过修改mysql数据库…

MySQL数据库忘记密码之修改密码

我目前使用的版本是MySQL Server 8.0 第一步:关闭MySQL服务 首先要停止mysql服务。可通过net stop mysql或者任务管理器中关闭。 第二步:跳过MySQL密码验证 进入命令提示符(管理员登陆)操作,进入mysql目录中bin文…

MySQL数据库忘记密码后,如何修改密码

MySQL修改密码(本人亲身试验可行!) 1、以管理员身份打开命令行 2、在命令行中进入MySQL的bin目录所在文件夹 即:在命令行中输入: cd [路径]路径查找如下: 命令行输入命令: 3、跳过MySQL用…

Linux忘记MySQL密码后修改密码

1、关闭mysql服务 service mysqld stop 2、找到my.cnf配置文件 whereis my.cnf 3、在[mysqld]标签下添加:skip-grant-tables vim /etc/my.cnf 4、启动mysql服务 service mysqld start 5、不用密码登录mysql,执行下面命令以后直接回车 mysql -u root 6、使用数据…

忘记mysql密码后如何修改密码(2022最新版详细教程保姆级)

忘记mysql密码后如何修改密码 注意事项步骤 注意事项 一共用到两个cmd窗口,每一个都要以管理员身份打开,且在修改密码后,要先关闭第一个跳过验证密码的mysql服务的cmd窗口,再启动mysql,否则会出错。在修改密码前&…

Mysql密码修改无效问题

记录一次修改mysql密码无效的经历。 因为项目需求需要用到阿里云服务器,于是我准备登录服务器去建表,结果忘记密码了,我用SQLyog保存的密码解码找到密码之后在云服务器用命令修改了密码。 修改密码命令 mysql> ALTER USER rootlocalhos…

mysql:Windows修改MySQL数据库密码(修改或忘记密码)

今天练习远程访问数据库时,为了方便访问,就想着把数据库密码改为统一的,以后我们也会经常遇到MySQL需要修改密码的情况,比如密码太简单、忘记密码等等。在这里我就借鉴其他人的方法总结几种修改MySQL密码的方法。 我就以实际操作…

Linux中mysql密码修改方法(亲测可用)

前提:安装mysql 解压mysql.tar.gz到指定目录进入mysql-5.7.18目录创建文件夹mkdir data创建用户来执行mysqld命令 groupadd mysql # 创建组mysql useradd -g mysql mysql # 创建用户,并指定组初始化数据库,在bin目录下 ./mysqld --initia…

MySQL - 修改密码的 3 种方式

在使用数据库时,我们也许会遇到 MySQL 需要修改密码的情况,比如密码太简单需要修改等。本节主要介绍了 3 种修改 MySQL 数据库密码的方法。 1. 使用 SET PASSWORD 命令 步骤 1)输入命令mysql -u root -p指定 root 用户登录 MySQL&#xff0c…

游戏引擎渲染管线的总结

需要注意的是,本文涉及的内容过多过杂,基本涉及到游戏渲染和图形管线的方方面面。内容是根据多方面的资料整理而成,比如本人的Unity和Unreal引擎相关的理解和认知,以及引擎相关官方文档等,以及DirectX和OpenGL相关官方…

渲染管线的理解与学习

前言 渲染管线其实就是基于管线架构的图像渲染,所谓的管线就是将一个工程分成好几个部分串联起来进行工作,每一部分的输出都会作为下一部分的输入进行计算。本文将会按照三个部分来理解管线渲染这一知识。 一.Architecture-架构 渲染管线的主要目的就是…

渲染管线基础

什么是渲染管线: 渲染管线就是经过一系列的操作,把图形渲染到屏幕上的一个过程,这些操作总的来说就是:剔除、渲染、屏幕后处理。 不同的渲染管线,执行的操作不一样,输出的结果也不一样,比如一…

第二十章 Unity 渲染管线

渲染管线是计算机图形中最基础最核心的部分,它是将3D场景显示到2D平面的技术过程。在DirectX课程中,我们就介绍了渲染管线,分为固定渲染管线和可编程渲染管线(Shader)。但是在DirectX 10版本之后统一了渲染架构&#x…

OpenGL 图形渲染管线

学习笔记,自用 ヾ(•ω•)o 参考:《细说图形管线》、games101等等 Unity 中的渲染优化技术 大致流程细说图形渲染管线顶点数据:VS (顶点着色器Vertex Shader):TS(triangle shader)GS (几何着色器Geometry …