Чому інтеграл дорівнює нулю


9

Цікаво, чому, при припущенні, що ω≫1T тоді ∫0Tsin⁡(ωt)dt≈0?

Оскільки інтеграл повинен бути як cos⁡(ωt)w з 0 до T і після підключення цінного ми закінчимо:

−cos⁡(ωT)+1ω

9
Я голосую за те, щоб закрити це питання поза темою, оскільки воно не стосується електроніки і є чистим питанням, заснованим на математиці, і так має належати до math.stackexchange.com
— efox29

4
Абсолютно ні. Ця оцінка використовується у всіх системах комунікацій і не є чистим математичним питанням, оскільки з точки зору математики цей інтеграл не завжди дорівнює нулю
— user59419

Ти маєш на увазі 1T∫...?
— Чу

Ні, немає 1T. Якщо1TПрисутні це має сенс, і я бачив це в різних місцях.
— user59419

Відповіді:


6

Якщо ви говорите про телекомунікації, я припускаю, що ми говоримо про високі частоти. Якщо це так:

  • 1T=f
  • ω≫1T

−cos⁡(ωT)+1 варіюється від 0 до +2, якщо розділити це на велику кількість, ви отримаєте приблизно нуль.
Щоб дати вам уявлення: на частоту навколо1kHz(що вважається "наднизьким" ), результат буде НА МАКСИМАЛЬНИМ0.002.


3
Набагато краще пояснення, ніж мій грубий підхід.
— Арсенал

1
Я не думаю, що це повна відповідь: це можливо навіть для невеликих значень ω задовільняти ω≫1T, якщо Tдосить великий.
— Ільмарі Каронен

1
@IlmariKaronen T ніколи не є достатньо великим у телекомунікаціях.
— FMarazzi

4

Збільшуючи частоту, ми вводимо більше періодів коливань в інтервал інтеграції.

Оскільки інтеграл синуса протягом одного періоду дорівнює нулю, ми повинні розглядати лише "неповний" період в кінці інтервалу інтеграції.

Коли ми збільшуємо частоту, область цього неповного періоду стає все тоншою і тоншою (пояснюючи це ω у визначнику).


3

Якщо я підключаю деякі значення, я отримую наступне:

T=1

ω→ результат

100→0.460

101→0.184

102→0.001

103→4.376E−04

104→1.952E−04

105→1.999E−05

106→6.325E−08

Тепер я не впевнений, який порядок >> означає і наскільки малий результат повинен бути врахований ≈0, але він, як правило, дорівнює нулю, якщо він набагато більший.

Назвіть типові значення ω і Т ви дивитесь?


Оновлення (через коментарі):

Як досить добре пояснив FMarazzi, для цієї справи є верхня межа cos⁡(ωT) дорівнює -1, значить, у вас буде 2ω, що є абсолютним максимумом, який ви коли-небудь отримаєте для будь-якого Т.

Отже, якщо ви вибираєте значення для T, певним чином ви отримуєте максимум для даної ω таблиця перетворюється на:

ω→ максимально можливе значення

100→2

101→0.2

102→0.02

103→2E−03

104→2E−04

105→2E−05

106→2E−06

І так далі. Я не знаю, в якому контексті використовується наближення, але, як зазначається в коментарях, це стосується систем зв'язку, і я гадаю, що мова йде не про якийсь UART на 9600 бодах, а про щось на кшталт ethernet або швидших речей,ω в порядку 107 або вище, для чого результат інтеграла стає малим і, ймовірно, не сприяє іншим умовам інтересу.


Дякую. Ваше запитання, безумовно, має сенс, і це саме моя проблема, оскільки діапазон T і w не заданий і є лише умовою, що wT >> 1 згадується. Я думав, що якщо T = 1000 і w = 1, то інтеграл не дорівнює нулю.
— user59419

Якщо T довільне, площа під sin (wt), як правило, буде не нульовою. Має бути ще одне обмеження.
— Чу

@ Чжу Я не кажу, що це буде 0, він, як правило, дуже близький до 0, настільки близький, що з практичних цілей його можна нехтувати (це звичайне спрощення, щоб зробити речі вирішуваними для людини). FMarazzi фактично дав кращий аналіз верхньої межі результату.
— Арсенал

1
@Arsenal, але ви припустили значення для T. У вихідному запитанні такої специфікації немає - і w, і T вільно блукають. Тож інтеграл може бути далеким від нуля
— Чу

@Чу так, це було трохи недалеко в огляді. Я оновив свою відповідь, щоб зрозуміти точку зору. Це не може бути довгим від нуля для більш високих омегів.
— Арсенал

0

In the equation as written a larger ω will result on average in a smaller value of the integral but a larger T will not.

I suspect more context is needed to properly understand what is meant.

In particular we need to think about what exactly we mean by "≈0". "≈0" should probablly be intepreted as "negligable" but what "negligable" means is highly dependent on context. If there is some related value that increases with increasing values of T then it may be that the result of the integral when large T is large but ω is small can still be considered negligable.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.