傅里叶与调和分析
费耶尔核
如果傅里叶级数的部分和抖动、过冲,一个自然的补救是对它们取平均——取前 N 个部分和的滑动平均,而非生硬的第 N 个。产生这种平均和的核就是费耶尔核,而取平均之所以奏效,正是因为这个核不同于狄利克雷核,是非负的。
具体地说,F_N(t) = (1/(N+1)) 从 k = 0 到 N 求和 D_k(t) = (1/(N+1)) (sin((N+1) t/2) / sin(t/2))^2。因为它是平方,故 F_N(t) >= 0 处处成立;它(在 1/(2*pi) 因子后)积分为 1;并且随 N 增大其质量集中于 t = 0 附近。这三条性质使 F_N 成为一个逼近恒等。
回报便是费耶尔定理:对任意连续的 2*pi 周期函数 f,其切萨罗平均(f 与 F_N 的卷积)一致收敛到 f。于是即使连续函数的普通傅里叶级数在某处发散,其平均和也总能恢复该函数。这就是可和性——一种更弱、更温和的收敛,而麻烦的狄利克雷核无法给出它。
费耶尔定理给出魏尔斯特拉斯逼近定理的快捷证明:三角多项式(即切萨罗平均)一致逼近任意连续周期函数。
另见