需要先学习的内容叠加、干涉与衍射阻尼振动、受迫振动与共振

用正弦波的叠加显示波

用正弦波之和显示拨动后弦的形状,并比较连续形状与高度发生跃变的形状在增加项数时的收敛情况。

項数を20⁠から1000⁠へ増やすと、行きすぎは跳びの高さの何%に近づくか?

用公式解释现象

  1. 1用1⁠个数显示圆上的点eiθ=⁠cosθ + i sinθ……
  2. 2用乘法显示求导ddt eiωt=⁠iω eiωt……
  3. 3列出弦的各阶固有振动yn=⁠sin(nπxL) cos(ωn t)……
  4. 4通过叠加构造形状SN(x)=⁠Σn=1N bn sin(nπxL)……
  5. 5考察不同阶正弦波的正交性∫0Lsin(nπxL)sin(mπxL)dx=⁠(L2) δnm……
  6. 6提取系数bnbn=⁠(2L) ∫0Lf(x) sin(nπxL) dx……
  7. 从这里开始,用长度除以L⁠得到的数ξ = x/L⁠(无量纲数)进行计算。步骤7⁠~10⁠中的公式用ξ⁠表示。由于L = 1 m⁠,ξ⁠的值与以m⁠为单位测量x⁠所得的数值相同。图中横轴仍为x⁠[m⁠]。
  8. 7计算拨动后弦的系数bn=⁠8h sin(nπ/2)n²π²……
  9. 从这里开始,讨论的是高度发生跃变的函数,而非弦本身(在小斜率弦模型中,位移不会发生跃变)。“弦的形状”仅指步骤7⁠中的三角形。
  10. 8求存在跃变的形状的系数bn=⁠(2nπ)[cos(nπ/4)− cos(3nπ/4)]……
  11. 9求跃变附近的波峰高度N较大时的SN的波峰高度≒⁠12 + Si(π)π ≒ 1.0895……
  12. 10求用直线连接跃变处后偏差的上界|SN − f|≦8aπ² N……
  13. 拓展内容:弦随时间的变化与傅里叶变换
  14. 11求各分量随时间的演化y(x, t)=⁠½[F(x − ct) + F(x + ct)]……
  15. 12用连续频率分量的叠加显示短时信号Δt · Δω=⁠1(高斯形的宽度)……