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푸아송 합 공식 유도 📂초함수론

푸아송 합 공식 유도

공식

f:RCf : \mathbb{R} \to \mathbb{C} 가 슈바르츠 함수라고 하자. 그러면 nZf(n)=kZf^(k) \sum_{n \in \mathbb{Z}} f(n) = \sum_{k \in \mathbb{Z}} \widehat{f}(k)


  • 슈바르츠 함수 fC(R)f \in C^{\infty}(\mathbb{R})x±x \to \pm \infty 일 때 함숫값의 크기 f(x)\left| f (x) \right| 가 빠르게 00 으로 수렴하는 함수를 말한다.
  • ffγR\gamma \in \mathbb{R} 에 대해 f^(γ)\widehat{f}(\gamma) 는 다음과 같은 푸리에 변환을 나타낸다. f^(γ)=Rf(x)e2πiγxdx \widehat{f} ( \gamma ) = \int_{\mathbb{R}} f(x) e^{-2 \pi i \gamma x} dx

증명1

F(x):=nZf(x+n) F(x) := \sum_{n \in \mathbb{Z}} f ( x + n ) 이라고 하면 FF11-피리어딕하며, 다음과 같이 푸리에 계수 F^k\widehat{F}_{k} 를 계산할 수 있다. F^k=01nZf(x+n)e2πikzdx=nZ01f(x+n)e2πikzdx=nZnn+1f(x)e2πikzdx=Rf(x)e2πikzdx=f^(k) \begin{align*} \widehat{F}_{k} &= \int_{0}^{1} \sum_{n \in \mathbb{Z}} f(x+n) e^{-2\pi i k z } dx \\ =& \sum_{n \in \mathbb{Z}} \int_{0}^{1} f(x+n) e^{-2\pi i k z } dx \\ =& \sum_{n \in \mathbb{Z}} \int_{n}^{n+1} f(x) e^{-2\pi i k z } dx \\ =& \int_{\mathbb{R}} f(x) e^{-2\pi i k z } dx \\ =& \widehat{f} (k) \end{align*} 그러면 FF 의 푸리에 전개에 따라 nZf(x+n)=F(x)=kZF^keikx=kZf^(k)eikx \sum_{n \in \mathbb{Z}} f(x+n) = F(x) = \sum_{k \in \mathbb{Z}} \widehat{F}_{k} e^{i k x } = \sum_{k \in \mathbb{Z}} \widehat{f} (k) e^{i k x} x=0x = 0 을 대입하면 다음을 얻는다. nZf(n)=kZf^(k) \sum_{n \in \mathbb{Z}} f(n) = \sum_{k \in \mathbb{Z}} \widehat{f}(k)