若傅里叶变换对x(t) rightarrow X(f)成立,则X(t)的傅里叶变换为:A. x(-f)B. x(f)C. X(-f)D. X(f)
A. $x(-f)$
B. $x(f)$
C. $X(-f)$
D. $X(f)$
题目解答
答案
解析
本题考查傅里叶变换的对偶性这一知识点。解题思路是先明确傅里叶变换的定义式,再根据已知的傅里叶变换对,通过变量代换等方法推导出$X(t)$的傅里叶变换。
已知傅里叶变换的定义为:若$x(t)$的傅里叶变换为$X(f)$,则$X(f)=\int_{-\infty}^{\infty}x(t)e^{-j2\pi ft}dt$ ①。
现在要求$X(t)$的傅里叶变换,设$X(t)$的傅里叶变换为$Y(f)$,根据傅里叶变换的定义可得:
$Y(f)=\int_{-\infty}^{\infty}X(t)e^{-j2\pi ft}dt$
在①式中,将$t$与$f$进行互换,可得$X(t)=\int_{-\infty}^{\infty}x(f)e^{-j2\pi ft}df$。
将$X(t)=\int_{-\infty}^{\infty}x(f)e^{-j2\pi ft}df$代入$Y(f)=\int_{-\infty}^{\infty}X(t)e^{-j2\pi ft}dt$中,得到:
$Y(f)=\int_{-\infty}^{\infty}\left(\int_{-\infty}^{\infty}x(f)e^{-j2\pi ft}df\right)e^{-j2\pi ft}dt$
交换积分次序可得:
$Y(f)=\int_{-\infty}^{\infty}x(f)\left(\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j2\pi f(t + t)}dt\right)df$
令$\tau=-t$,则$dt=-d\tau$,当$t = -\infty$时,$\tau=\infty$;当$t=\infty$时,$\tau = -\infty$。
$\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j2\pi f(t + t)}dt=-\int_{\infty}^{-\infty}e^{-j2\pi f(-\tau+\tau)}d\tau=\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j2\pi f(0)}d\tau=\int_{-\infty}^{\infty}1d\tau$
而$\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j2\pi f(t + t)}dt=\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j4\pi ft}dt$,根据冲激函数的傅里叶变换性质$\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j2\pi ft}dt=\delta(f)$,这里$\int_{-\infty}^{\infty}e^{-j4\pi ft}dt=\delta(2f)$。
所以$Y(f)=\int_{-\infty}^{\infty}x(f)\delta(2f)df$
根据冲激函数的筛选性质$\int_{-\infty}^{\infty}x(t)\delta(t - t_0)dt=x(t_0)$,可得$Y(f)=x(-f)$