Jaksollisista funktioista

Samankaltaiset tiedostot
5. Vakiokertoiminen lineaarinen normaaliryhmä

9. Epäoleelliset integraalit; integraalin derivointi parametrin suhteen. (x + y)e x y dxdy. e (ax+by)2 da. xy 2 r 4 da; r = x 2 + y 2. b) A.

b) Ei ole. Todistus samaan tyyliin kuin edellinen. Olkoon C > 0 ja valitaan x = 2C sekä y = 0. Tällöin pätee f(x) f(y)

Sopimuksenteon dynamiikka: johdanto ja haitallinen valikoituminen

joka on separoituva yhtälö, jolla ei ole reaalisia triviaaliratkaisuja. Ratkaistaan: z z(x) dx =

ẍ(t) q(t)x(t) = f(t) 0 1 z(t) +.

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 13 Black-Scholes malli optioiden hinnoille

A-osio. Ei laskinta! Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä vain kaksi joihin vastaat!

( ) ( ) x t. 2. Esitä kuvassa annetun signaalin x(t) yhtälö aikaalueessa. Laske signaalin Fourier-muunnos ja hahmottele amplitudispektri.

W dt dt t J.

Ratkaisu. Virittäviä puita on kahdeksan erilaista, kun solmut pidetään nimettyinä. Esitetään aluksi verkko kaaviona:

Derivoimalla ensimmäinen komponentti, sijoittamalla jälkimmäisen derivaatta siihen ja eliminoimalla x. saadaan

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

Luento 4. Fourier-muunnos

Systeemimallit: sisältö

KYNNYSILMIÖ JA SILTÄ VÄLTTYMINEN KYNNYKSEN SIIRTOA (LAAJENNUSTA) HYVÄKSI KÄYTTÄEN

( ) ( ) 2. Esitä oheisen RC-ylipäästösuotimesta, RC-alipäästösuotimesta ja erotuspiiristä koostuvan lineaarisen järjestelmän:

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 4, ratkaisuehdotukset

Luku 2. Jatkuvien funktioiden ominaisuuksia.

2. Matemaattinen malli ja funktio 179. a) f (-2) = -2 (-2) = = -6 b) f (-2) = 2 (-2) 2 - (-2) = (-8) + 7 = = 23

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Tasaantumisilmiöt eli transientit

d ) m d (I n ) = 2 d n d. Koska tämä pätee kaikilla

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia. 1. Tarkastellaan väitettä

MAT Fourier n menetelmät. Merja Laaksonen, TTY 2014

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

1. Todista/Prove (b) Lause 2.4. käyttäen Lausetta 2.3./by using Theorem b 1 ; 1 b + 1 ; 1 b 1 1

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

Puolijohdekomponenttien perusteet A Ratkaisut 2, Kevät 2017

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

ja jäännösluokkien joukkoa

Mittaustekniikan perusteet, piirianalyysin kertausta

Tietoliikennesignaalit

Luento 2. Järjestelmät aika-alueessa Konvoluutio-integraali. tietoverkkotekniikan laitos

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

Silloin voidaan suoraan kirjoittaa spektrin yhtälö käyttämällä hyväksi suorakulmaisen pulssin Fouriermuunnosta sekä viiveen vaikutusta: ( ) (

Diskreetillä puolella impulssi oli yksinkertainen lukujono:

Johdatus matematiikkaan

Dynaaminen optimointi ja ehdollisten vaateiden menetelmä

x v1 y v2, missä x ja y ovat kokonaislukuja.

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

6.4 Variaatiolaskennan oletusten rajoitukset. 6.5 Eulerin yhtälön ratkaisuiden erikoistapauksia

Juuri 13 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. K1. A: III, B: I, C: II ja IV.

Lineaaristen järjestelmien teoriaa II

ETERAN TyEL:n MUKAISEN VAKUUTUKSEN ERITYISPERUSTEET

Takaperäiset stokastiset dierentiaaliyhtälöt, niiden rahoitusteoreettisia sovelluskohteita ja johdatus Itô-analyysiin

TKK Tietoliikennelaboratorio Seppo Saastamoinen Sivu 1/5 Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta

3 Lukujonon raja-arvo

Tiedekunta/Osasto Fakultet/Sektion Faculty. Laitos/Institution Department. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Tekijä/Författare Author

Esko Turunen Luku 3. Ryhmät

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 4. (1) Keksi funktio f ja suljetut välit A i R 1, i = 1, 2,... siten, että f : R 1 R 1, f Ai on jatkuva jokaisella i N,

( ) 5 t. ( ) 20 dt ( ) ( ) ( ) ( + ) ( ) ( ) ( + ) / ( ) du ( t ) dt

3 Lukujonon raja-arvo

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

2. Taloudessa käytettyjä yksinkertaisia ennustemalleja. ja tarkasteltavaa muuttujan arvoa hetkellä t kirjaimella y t

1. Määritä funktion f : [ 1, 3], f (x)= x 3 3x, suurin ja pienin arvo.

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

Alkulukujen harmoninen sarja

Muuttuvan kokonaissensitiivisyyden mallinnus valvontaohjelman riskinarvioinnissa esimerkkinä munintaparvet

1 Peruslaskuvalmiudet

x > y : y < x x y : x < y tai x = y x y : x > y tai x = y.

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

Sisällys. Alkusanat. Alkusanat. Tehtävien ratkaisuja

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Täydennetään teoriaa seuraavilla tuloksilla tapauksista, joissa moninkertaisen ominaisarvon geometrinen kertaluku on yksi:

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 14: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, harmoninen kuormitusheräte

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

LUKU 10. Yhdensuuntaissiirto

7. Tasaisen rajoituksen periaate

7. Olemassaolo ja yksikäsitteisyys Galois n kunta GF(q) = F q, jossa on q alkiota, määriteltiin jäännösluokkarenkaaksi

Matematiikan tukikurssi

Onko kuvaukset injektioita? Ovatko ne surjektioita? Bijektioita?

peitteestä voidaan valita äärellinen osapeite). Äärellisen monen nollajoukon yhdiste on nollajoukko.

Ratkaisut vuosien tehtäviin

XII RADIOAKTIIVISUUSMITTAUSTEN TILASTOMATEMATIIKKAA

u = 2 u (9.1) x + 2 u

KOMISSION VALMISTELUASIAKIRJA

1 Määrittelyjä ja aputuloksia

Seuraava topologisluonteinen lause on nk. Bairen lause tai Bairen kategorialause, n=1

2. Systeemi- ja signaalimallit

Rakennusosien rakennusfysikaalinen toiminta Ralf Lindberg Professori, Tampereen teknillinen yliopisto

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi

4 Matemaattinen induktio

Huomaa, että aika tulee ilmoittaa SI-yksikössä, eli sekunteina (1 h = 3600 s).

4.3.7 Epäoleellinen integraali

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo

Liittomatriisi. Liittomatriisi. Määritelmä 16 Olkoon A 2 M(n, n). Matriisin A liittomatriisi on cof A 2 M(n, n), missä. 1) i+j det A ij.

2. Suoraviivainen liike

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2018 Insinöörivalinnan matematiikan koe, , Ratkaisut (Sarja A)

Harjoitustehtävien ratkaisut. Joukko-opin harjoituksia. MAB1: Luvut ja lukujoukot 2

Johdatus matematiikkaan

Todista raja-arvon määritelmään perustuen seuraava lause: Jos lukujonolle a n pätee lima n = a ja lima n = b, niin a = b.

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

Määritelmä Olkoon T i L (V i, W i ), 1 i m. Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L (V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m )

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Transkriptio:

Jaksollisisa funkioisa Jukka Liukkonen Ylioeaja Helsingin ammaikorkeakoulu Sadia Ymärillämme ja joa sisällämme on runsaasi jaksollisina oisuvia ilmiöiä: äivä seuraa yöä, kesä alvea, sydän lyö ahdissa, mainingi keinuava veneä, varusöllö oisaa yks oisa vihellysään varhaiskevään hämärässä. Jaksollisen ilmiön maemaainen malli on jaksollinen funkio. Millaisia jaksoja funkiolla voi olla? Onko jaksollisen funkioiden summa aina jaksollinen? Voiko kahden jaksollisen funkion summalla olla lyhyemiä jaksoja kuin yheenlaskeavilla funkioilla? Jaksollisen funkioiden erusominaisuuksia Noudaamme yleisä käyänöä ja merkisemme luonnollisen lukujen joukkoa symbolilla N = {1, 2, 3,...}, kokonaislukujen joukkoa symbolilla Z, raionaalilukujen joukkoa symbolilla Q ja reaalilukujen joukkoa symbolilla R. Reaalilukua sanoaan funkion f : R R jaksoksi, jos yhälö f( + ) = f() oeuuu kaikilla reaaliluvuilla. Tällöin merkiään f( + ) f(). Funkio f on jaksollinen, jos sillä on ainakin yksi nollasa eroava jakso. Kahden jakson ja summa ja erous ova jaksoja, sillä f( + + ) f( + ) f(), f( + ) f( + + ) f( + ) f(). Valisemalla = ja oisamalla edellisä ääelyä havaiaan, eä jakson monikera n on jakso kaikilla kokonaisluvuilla n. Esimerkki 1. (a) Funkio sin : R R on jaksollinen; jakso muodosava joukon { 2nπ n Z }. (b) Mikä ahansa reaaliluku kelaa vakiofunkion f() c jaksoksi. (c) Määrielemme jokaisa reaalilukua kohi joukon + Q aseamalla + Q = { + r r Q }. (1) Jos 1 ja 2 ova reaalilukuja, on vain kaksi vaihoehoa: joko 1 + Q = 2 + Q ai 1 + Q 2 + Q =. Toisin sanoen jouko (1) ova keskenään erillisiä. Eho 1 + Q = 2 + Q oeuuu äsmälleen silloin, kun 1 2 Q. Joukkojen (1) yhdise on ieenkin koko R. Tällaisa kokoelmaa joukon R erillisiä osajoukkoja, joiden yhdise on R, kusuaan joukon R osiukseksi, ja R on joukkojen (1) erillinen yhdise. On aana merkiä R/Q = { + Q R }.

Inuiiivisesi unuu selvälä, eä jokaisa joukon R/Q alkioa Φ R voidaan valia edusamaan yksi joukon Φ alkio 1 ; merkiäköön siä symbolilla ϕ(φ) Φ. Tällä avoin saadaan ns. valinakuvaus ϕ : R/Q R, Φ ϕ(φ). Edellä sanoun eruseella kaikki raionaaliluvu ova yhdiseyn kuvauksen φ : R R, ϕ( + Q). jaksoja, kun aas yksikään irraionaaliluku ei ole jakso. Jos funkion osiiivisen jaksojen joukossa on ienin alkio, siä sanoaan funkion erusjaksoksi. Edellisen esimerkin kuvauksilla f ja φ ei ole erusjaksoa. Sinifunkion erusjakso on 2π. Jakuvan funkion jaksojen äärellinen raja-arvo on aina jakso: Lemma 2. Jos n on jakuvan funkion f jakso kaikilla n N, ja n kun n, raja-arvo on funkion f jakso. Todisus. Olkoon reaaliluku. Koska + n + kun n, jakuvuuden eruseella f( + n ) f( + ) kun n. Jos lisäksi f( + n ) = f() kaikilla n N, raja-arvon yksikäsieisyyden nojalla f( + ) = f(). Lause 3. Jos jakuva jaksollinen funkio ei ole vakiofunkio, sillä on erusjakso. Todisus. Olkoon f jakuva jaksollinen funkio. Merkiään = inf { > 0 on funkion f jakso }; s. on funkion f osiiivisen jaksojen suurin alaraja 2. Taauksessa > 0 luku on erusjakso lemman 2 eruseella. Taauksessa = 0 funkio f on vakio, kuen seuraavasa ilmenee. Olkoon 0 kiineä reaaliluku ja f( 0 ) = s 0. Riiää osoiaa, eä f() s 0 < ε kaikilla R olia ε > 0 mien ieni ahansa. Olkoon siis ε > 0. Jakuvuuden määrielmän eruseella on olemassa δ > 0, jolle f() s 0 < ε kaikilla ] 0 δ, 0 +δ[. Valisemme funkiolle f osiiivisen jakson δ < δ. Väie seuraa siiä, eä f oisaa iseään lukusuoran R eiävillä väleillä [ 0 k δ, 0 k δ + δ [, k Z, sillä ällöin f() s 0 < ε kaikilla [ 0 k δ, 0 k δ + δ [. Kuen arkkasilmäinen lukija huomasi, edellisen odisuksen aauksessa = 0 funkio f riii oleaa jakuvaksi vain yhdessä isessä s 0. Siis jos funkiolla f on mielivalaisen ieniä osiiivisia jaksoja, ja f on jakuva yhdessäkin iseessä, niin f on ise asiassa vakiofunkio. Reaalilukua δ > 0 sanoaan reaalilukujen x ja y yheiseksi miaksi, jos x = aδ ja y = bδ joillakin kokonaisluvuilla a ja b. Lukuja x ja y sanoaan yheismiallisiksi, jos niillä on yheinen mia; muussa aauksessa x ja y ova yheismiaoma. Luku nolla on yheismiallinen kaikkien muiden lukujen kanssa. On hyvin heloa osoiaa, eä x ja y ova yheismiaoma äsmälleen silloin, kun seuraava eho on voimassa: jos m, n Z ja mx + ny = 0, niin m = n = 0. Lukujen yheismiaomuuden käsie muisuaa siis vekorien lineaarisen riiumaomuuden käsieä. 3 Seuraavan lemman muooilu ja odisus ova lehori Heikki Visin käsialaa. Merkisemme S(x, y) = { mx + ny m, n Z }, S + (x, y) = { s S(x, y) s > 0 } ja σ(x, y) = inf S + (x, y). Lemma 4. Luvu x ja y ova yheismiallise, jos ja vain jos σ(x, y) > 0. Tällöin (a) S(x, y) = { kσ(x, y) k Z }, (b) σ(x, y) on lukujen x ja y yheinen mia, ja (c) σ(x, y) on asan jaollinen kaikilla lukujen x ja y yheisillä mioilla. Todisus. Olkoon δ lukujen x ja y yheinen mia, a, b Z, x = aδ, y = bδ ja s S + (x, y). Esiämme luvun s muodossa s = mx + ny, missä m, n Z. Koska δ > 0 ja s = (ma + nb)δ > 0, välämää ma + nb 1 ja siis s δ. Näin ollen δ on joukon S + (x, y) eräs alaraja, ja σ(x, y) δ > 0. Näin olemme odisanee, eä lukujen x ja y yheismiallisuudesa seuraa eho σ(x, y) > 0. Käänäen: olkoon σ(x, y) > 0. Valisemme alkion s S + (x, y), jolle σ(x, y) s < 2σ(x, y). Taauksessa σ(x, y) < s olisi olemassa s S + (x, y), jolle σ(x, y) s < s. Selväsi s s S + (x, y) ja s s < σ(x, y), mikä on risiriidassa luvun σ(x, y) määrielmän kanssa. Siis σ(x, y) s, jolloin σ(x, y) = s S + (x, y) eli σ(x, y) = min S + (x, y). Eriyisesi kσ(x, y) S(x, y) kaikilla k Z. Siis yhälössä (a) oikea uoli on vasemman osajoukko. Näyämme vielä, eä vasen uoli on oikean osajoukko. Jos olisi s S(x, y) ja kσ(x, y) < 1 Maemaaisessa mielessä kyseessä on syvällinen asia, ns. valina-aksiooma. 2 Luku a on reaalilukujoukon A alaraja, jos a x kaikilla x A. Jos joukolla on yksikin alaraja, joukkoa sanoaan alhaala rajoieuksi. Ns. äydellisyysaksiooman nojalla alhaala rajoieun eäyhjän joukon alarajojen joukossa on suurin alkio; siä merkiään inf A. 3 Ise asiassa kysymys on juuri lineaarisesa riiumaomuudesa, jos R ulkiaan Q-keroimiseksi vekoriavaruudeksi ja x sekä y kyseisen avaruuden vekoreiksi.

s < (k + 1)σ(x, y) eräällä k Z, luku s kσ(x, y) olisi aidosi ienemi joukon S + (x, y) alkio kuin σ(x, y), mikä on risiriia. Siis jokainen joukon S(x, y) alkio on muooa kσ(x, y), k Z. Täen (a) on ullu odiseuksi. Väie (b) seuraa kohdasa (a) ja siiä, eä x, y S(x, y). Näin olemme odisanee myös sen, eä ehdosa σ(x, y) > 0 seuraa lukujen x ja y yheismiallisuus. Olkoo δ, a ja b kuen odisuksen alussa. Koska σ(x, y) S(x, y), on olemassa luvu m, n Z, joille σ(x, y) = mx + ny = (ma + nb)δ. Tässä ma + nb Z. Sien myös (c) on voimassa. Lemma 5. Olkoo x ja y yheismiaomia lukuja. Tällöin mx + ny saadaan mielivalaisen lähelle nollaa valisemalla kokonaislukukeroime m ja n, m 0 ai n 0, soivasi. Todisus. Lemman 4 nojalla σ(x, y) = 0. Lemma 6. Jos funkiolla on keskenään yheismiaoma jakso, sillä on mielivalaisen ieniä jaksoja. Todisus. Olkoo ja funkion yheismiaoma jakso. Lemman 5 nojalla luku m + n 0 saadaan mielivalaisen lähelle nollaa valisemalla kokonaislukukeroime m ja n, m 0 ai n 0, soivasi. Väie seuraa siiä, eä m + n on jakso. Lause 7. Jos jakuvalla funkiolla on keskenään yheismiaoma jakso, funkio on vakio. Todisus. Väie on väliön seuraus lauseesa 3 ja lemmasa 6. Jaksollisen funkioiden summa Kahden jaksollisen funkion summa ei välämää ole jaksollinen, kuen seuraava esimerkki osoiaa: Esimerkki 8. Tarkaselkaamme kaha kosinifunkioa ( ) ( ) 2π 2π f() A cos + α ja g() B cos + β, joilla on yheismiaoma erusjakso ja. Jos summalla (f + g)() f() + g() olisi jakso r, jakson yli oeu inegraali olisi välämää nolla, sillä kummankin kosinifunkion inegraali yli kaikkien rajoieujen välien muodosava rajoieun joukon. Tällöin nimiäin summan inegraalin monikera +r n (f(s) + g(s)) ds +nr +nr (f(s) + g(s)) ds f(s) ds + +nr g(s) ds ei voi kasvaa rajaa kokonaisluvun n kasvaessa rajaa. Siis +r 0 (f(s) + g(s)) ds +r ( ) +r ( ) 2πs 2πs A cos + α ds + B cos + β ds A ( ) 2π( + r) 2π sin + α A ( ) 2π 2π sin + α + B ( ) 2π( + r) 2π sin + β B ( ) 2π 2π sin + β eli ( 2π A sin ( 2π B sin ) + α + 2πr ( 2π A sin + β ) B sin + 2πr ) + α ( 2π + β ). Yhälön vasemman uolen eräs jakso on. Toisaala myös on vasemman uolen jakso, sillä on oikean uolen jakso. Vasemmalla uolella on siis jakuva funkio, jolla on yheismiaoma jakso. Lauseen 7 eruseella vasen uoli on vakiofunkio, mua se on mahdollisa vain aauksessa 2πr = m 2π eli r = m, missä m Z. Oikea uoli on vakio vain, jos 2πr = n 2π eli r = n, missä n Z. Tällöin n m = 0, joen yheismiaomuuden nojalla n = m = 0. Siis r = 0. Johoääös: Jos kahdella kosinifunkiolla on yheismiaoma erusjakso, niiden summa ei ole jaksollinen. Sama koskee luonnollisesi myös sinifunkioia. Yheismiallisia erusjaksoja arkaselaessa yksiköksi voidaan valia yheinen mia. Näin ajaellen arkaselu voidaan rajoiaa sellaisiin funkioihin, joiden erusjakso ova osiiivisia kokonaislukuja. Lemma 9. Olkoon funkiolla f jakso N ja funkiolla g jakso N. Jos r on asan jaollinen kummallakin luvuisa ja, niin r on summan f + g jakso. Todisus. Oleakaamme, eä r on sekä luvun eä luvun monikera. Tällöin r on sekä funkion f eä funkion g jakso, joen r on summan f + g jakso. Jos x ja y 0 ova reaalilukuja, merkisemme x mod y = x max { my m Z, my x }.

Kokonaislukujen m 0 ja n > 0 aauksessa m mod n arkoiaa siis jakojäännösä, kun m jaeaan luvulla n. Seuraava esimerkki osoiaa, eä eäjakuvan funkion ei arvise olla vakio, vaikka sillä onkin yheismiaoma jakso (vr. lause 7). Esimerkki 10. Olkoon ξ kiineä irraionaaliluku. Jaamme reaaliluvu kahdeksi erilliseksi joukoksi sen eruseella, voidaanko ne esiää muodossa m + nξ, m, n Z, (2) vai ei. Jos m, n Z ja m + nξ = m + n ξ, niin m m = (n n)ξ, jolloin luvun ξ irraionaalisuuden eruseella välämää n = n ja m = m. Siis luvun esiys muodossa (2) on yksikäsieinen. Määrielemme funkio f, g : R R aseamalla { m mod 3 + nξ, = m + nξ, m, n Z, f() = 0, muulloin, ja g() = { m mod 2 nξ, = m + nξ, m, n Z, 0, muulloin. Funkion f eräs jakso on 3. Näyämme, eä luku r, 0 < r < 3, ei voi olla funkion f jakso. Jos r = m + nξ, missä m, n Z, niin f(1 + r) = (m + 1) mod 3 + nξ 1 = f(1). Eäyhälö nähdään väliömäsi odeksi ukimalla aaukse n = 0 ja n 0 erikseen. Jos r ei ole muooa (2), myöskään 1 + r ei ole muooa (2). Tällöin f(1 + r) = 0 1 = f(1). Siis funkiolla f on erusjakso 3. Samoin funkiolla g on erusjakso 2. On lisäksi ilmeisä, eä summalla f + g on jakso ξ. Lemman 9 nojalla summalla on myös jakson ξ kanssa yheismiaon jakso 2 3 = 6. Lemman 6 mukaan funkiolla f + g on ällöin mielivalaisen ieniä jaksoja. Johoääös: Vaikka kummallakin kahdesa funkiosa on erusjaksona kokonaisluku, funkioiden summalla voi olla ääreön määrä mielivalaisen ieniä irraionaalisia jaksoja. Lause 11. Olkoon funkiolla f erusjakso N ja funkiolla g erusjakso N, missä lukujen ja suurin yheinen ekijä on sy(, ) = 1. Jos r = m/n on summan f + g jakso, missä m N ja n N, niin m on jaollinen ulolla. Todisus. Yhälösä f( + knr) + g( + knr) f() + g() saadaan keroimella k = f( + m) f() (3) ja keroimella k = g( + m) g(). (4) Yhälö (3) oeuuu vain, jos m on jaollinen luvulla, sillä muulloin funkiolla f olisi jaksoa lyhyemi osiiivinen jakso m mod. Samoin (4) oeuuu vain, jos m on jaollinen luvulla. Korollaari 12. Olkoon funkiolla f erusjakso N ja funkiolla g erusjakso N, missä sy(, ) = 1. Jos n N ja /n on summan f + g jakso, niin sy(, n) = 1. Esimerkki yheismiallisisa jaksoisa Korollaarin 12 innoiamina konsruimme esimerkin aauksesa, jossa funkiolla f on erusjakso 3, funkiolla g on erusjakso 2, ja summalla f + g on erusjakso 6/5. Rakennamme esimerkin eäjakuvisa funkioisa määrielemällä niiden arvo nollaksi muualla aisi iseissä n/5, n Z. Koska jokaisella funkioisa f, g ja f + g on jaksona 6, voimme rajoiaa arkaselu funkioiden arvoihin iseissä n/5, 0 n < 30. Louksi muuamme eäjakuva funkio jakuviksi oeraaiolla, joa maemaaiko nimiävä konvoluuioksi; siinä jaksollisuusominaisuude säilyvä. Merkisemme lyhyyden vuoksi f n = f(n/5), n = 0, 1,..., 14, g n = g(n/5), n = 0, 1,..., 9, S n = (f + g)(n/5), n = 0, 1,..., 5. Funkiolla f +g on jaksona 6/5, jos ja vain jos seuraava yhälö ova voimassa yh aikaa: S 0 = f 0 + g 0 = f 6 + g 6 = f 12 + g 2 (5) = f 3 + g 8 = f 9 + g 4, S 1 = f 1 + g 1 = f 7 + g 7 = f 13 + g 3 (6) = f 4 + g 9 = f 10 + g 5, S 2 = f 2 + g 2 = f 8 + g 8 = f 14 + g 4 (7) = f 5 + g 0 = f 11 + g 6, S 3 = f 3 + g 3 = f 9 + g 9 = f 0 + g 5 (8) = f 6 + g 1 = f 12 + g 7, S 4 = f 4 + g 4 = f 10 + g 0 = f 1 + g 6 (9) = f 7 + g 2 = f 13 + g 8, S 5 = f 5 + g 5 = f 11 + g 1 = f 2 + g 7 (10) = f 8 + g 3 = f 14 + g 9.

Kun yhälöisä (5) ja (6) rakaisaan g 0,..., g 9 ja sijoieaan yhälöihin (7) (10), saadaan S 2 = f 2 + S 0 f 12 = f 8 + S 0 f 3 (11) = f 14 + S 0 f 9 = f 5 + S 0 f 0 = f 11 + S 0 f 6, S 3 = f 3 + S 1 f 13 = f 9 + S 1 f 4 (12) = f 0 + S 1 f 10 = f 6 + S 1 f 1 = f 12 + S 1 f 7, S 4 = f 4 + S 0 f 9 = f 10 + S 0 f 0 (13) = f 1 + S 0 f 6 = f 7 + S 0 f 12 = f 13 + S 0 f 3, S 5 = f 5 + S 1 f 10 = f 11 + S 1 f 1 (14) = f 2 + S 1 f 7 = f 8 + S 1 f 13 = f 14 + S 1 f 4. f 0 = f 10 S 1 + S 3, g 0 = S 4 f 10, f 2 = f 7 S 1 + S 5, g 1 = S 1 f 1, f 3 = f 13 S 1 + S 3, g 2 = S 4 f 7, f 5 = f 10 S 1 + S 5, g 3 = S 1 f 13, f 6 = f 1 S 1 + S 3, g 4 = S 4 f 4, f 8 = f 13 S 1 + S 5, g 5 = S 1 f 10, f 9 = f 4 S 1 + S 3, g 6 = S 4 f 1, f 11 = f 1 S 1 + S 5, g 7 = S 1 f 7, f 12 = f 7 S 1 + S 3, g 8 = S 4 f 13, f 14 = f 4 S 1 + S 5, g 9 = S 1 f 4. Esimerkki 13. Valisemalla S 0 = S 1 = S 2 = 0, S 3 = S 5 = 1 ja S 4 = 1 ehdo (25) ja (26) oeuuva. Aseamme f 1 = 1 ja f 4 = f 7 = f 10 = f 13 = 0. Silloin f 0 = f 2 = f 3 = f 5 = f 8 = f 9 = f 12 = f 14 = 1, f 6 = f 11 = 2, g 0 = g 1 = g 2 = g 4 = g 8 = 1, g 3 = g 5 = g 7 = g 9 = 0 ja g 6 = 2. Funkioiden f, g ja f + g arvoisa saadaan seuraava aulukko: Yhälöisä (11) rakeava ja yhälöisä (14) rakeava f 0 = f 5 + S 0 S 2, (15) f 3 = f 8 + S 0 S 2, (16) f 6 = f 11 + S 0 S 2, (17) f 9 = f 14 + S 0 S 2, (18) f 12 = f 2 + S 0 S 2, (19) f 2 = f 7 + S 5 S 1, (20) f 5 = f 10 + S 5 S 1, (21) f 8 = f 13 + S 5 S 1, (22) f 11 = f 1 + S 5 S 1, (23) f 14 = f 4 + S 5 S 1. (24) Sijoiamalla nämä yhälöihin (12) (13) saadaan S 3 = S 0 S 2 + S 5, (25) S 4 = S 1 + S 2 S 5. (26) Johoääös: Jos vakio S 0,..., S 5 oeuava ehdo (25) ja (26), yhälöryhmällä (5) (10) on ääreömän mona rakaisua. Ne saadaan valisemalla vaaasi arvo muuujille f 1, f 4, f 7, f 10, f 13 ja laskemalla muuujille f 2, f 5, f 8, f 11, f 14 arvo kaavoisa (20) (24). Tämän jälkeen muuujille f 0, f 3, f 6, f 9, f 12 laskeaan arvo kaavoisa (15) (19) ja muuujille g 0,..., g 9 yhälöisä (5) ja (6). Jos vakio S 0,..., S 5 eivä oeua ehoja (25) ja (26), yhälöryhmällä (5) (10) ei ole yhään rakaisua. Ehojen (25) ja (26) oeuuessa rakaisuksi saadaan f() g() f() + g() 0,0 1-1 0 0,2 1-1 0 0,4 1-1 0 0,6 1 0 1 0,8 0-1 -1 1,0 1 0 1 1,2 2-2 0 1,4 0 0 0 1,6 1-1 0 1,8 1 0 1 2,0 0-1 -1 2,2 2-1 1 2,4 1-1 0 2,6 0 0 0 2,8 1-1 0 3,0 1 0 1 3,2 1-2 -1 3,4 1 0 1 3,6 1-1 0 3,8 0 0 0 4,0 1-1 0 4,2 2-1 1 4,4 0-1 -1 4,6 1 0 1 4,8 1-1 0 5,0 0 0 0 5,2 2-2 0 5,4 1 0 1 5,6 0-1 -1 5,8 1 0 1 Taulukkoa ajaellaan jakeavan jaksollisesi arvoille = n/5, n Z, missä n < 0 ja 30 n. Jos ei ole muooa n/5, n Z, funkioiden arvo iseessä aseeaan nolliksi. Silloin funkion f erusjakso on 3, funkion g erusjakso on 2, ja funkion f + g erusjakso on 6/5.

Esimerkki 14. Muokkaamme esimerkin 13 muooon, jossa esiinyy vain jakuvia funkioia, ai ise asiassa ns. C -funkioia eli sellaisia funkioia, joilla on kaikkien keralukujen derivaaa. Käyämme rakennusalikkana funkiosa { e 2 /( 2 1), 1 < < 1, ψ : R R, ψ() = 0, muulloin, skaalaamalla saaavia funkioia ψ a () = ψ(/a), a > 0. Kuvaus ψ a on nolla välin ] a, a[ ulkouolella, se on aidosi vähenevä välillä [0,a[, ψ(0) = 1 ja ψ a ( ) = ψ a () kaikilla R. Lisäksi funkiolla ψ a on kaikkien keralukujen derivaaa kaikissa lukusuoran iseissä. Derivoiuvuus iseissä a ja a seuraa siiä, eä eksonenifunkio e voiaa kasvussa kaikki olynomifunkio, kun kasvaa rajaa. Siirämällä funkioa ψ 0,1 luvun n/5 verran saadaan kuvaukse θ n : R R, θ() = ψ 0,1 ( n/5), n Z. Funkio θ n on nolla välin ] n/5 1/10, n/5 + 1/10 [ ulkouolella. Korvaamalla esimerkissä 13 funkio f funkiolla F : R R, F () = f(n/5) θ n (), ja funkio g funkiolla G : R R, G() = n= n= g(n/5) θ n (), saamme C -kuvaukse F, G ja F + G, joilla on sama jaksollisuusominaisuude kuin funkioilla f, g ja f + g. Louksi Keksikö ise mielenkiinoisia jaksollisiin funkioihin liiyviä ilmiöiä? Voidaanko esimerkki 8 yleisää muillekin kuin rigonomerisille funkioille? Onko olemassa funkioia f ja g, joisa ensimmäisen erusjakso on 2, oisen erusjakso on 3 ja summan f + g erusjakso on 6/7? Enä muu aaukse, joia korollaari 12 ei sulje ois? Älä urhaudu! Rakaisujen keksiminen voi olla hyvinkin hankalaa, eikä niihin kannaa liikaa uhlaa aikaansa. Mikä sien on liikaa no jaa, riiuu kiinnosuksen määräsä. Ise käyin ämän juun kirjoiamiseen uole hiiholomasani. Aikaisemmin olin mieiny näiä asioia aina silloin ällöin muuamien kuukausien kuluessa. Jos jokin käsie ai muu asia jäi hämäräksi, Tamereen eknillisen ylioison verkkodokumeni Johdaus korkeakoulumaemaiikkaan osoieessa h://mawww.ee.u.fi/jkkm/oc.hml saaaa olla avuksi, vaikka eriaaeessa lukion ikän maemaiikan iäisi riiää.