数学において、ディリクレ条件は、複素数値の周期関数 が連続点において自身のフーリエ級数の和に等しくなるための十分条件を与える。さらに、不連続点におけるフーリエ級数の振る舞いも決定される(不連続点における値の中点となる)。これはフーリエ級数の収束に関する多くの条件の一つである。

最初の判定法は1829年にペーター・グスタフ・ルジューヌ・ディリクレによって、区分的に単調関数(1周期あたりの単調な区間が有限個である関数)に対して確立された。その後19世紀後半に、カミーユ・ジョルダンによって、各周期において有界変動である関数(任意の有界変動関数は2つの単調増加関数の差として表される)へと拡張された。

フーリエ級数に対するディリクレ・ジョルダン判定法 を区間 上の複素数値可積分関数とし、そのフーリエ級数の部分和 を次のように表す。

ここで、フーリエ係数 は次のように定義される。

ディリクレ・ジョルダン判定法によれば、もし が有界変動であれば、各 において極限 が存在し、次のように表される。

あるいは、ジョルダンの判定法として、もし が の近傍で有界変動であれば、 の極限が存在し、同様の形で収束する。

さらに、 が で連続であれば、次が成り立つ。

加えて、もし が のすべての点で連続であれば、その収束は単なる各点収束ではなく一様収束となる。

同様の言明は、 の周期の選択や、採用するフーリエ級数の形式に関わらず成立する。

フーリエ積分に対するジョルダン判定法 実数直線上のフーリエ変換に対しても、この判定法のバージョンが存在する。 が に属し、点 の近傍で有界変動であると仮定する。このとき、次が成り立つ。

もし が開区間で連続であれば、左辺の積分はその区間内で一様収束し、右辺の極限は となる。

この判定法のバージョンは(現代の厳密さの要求は満たしていないものの)、歴史的にはディリクレに先んじてジョゼフ・フーリエによって示されたものである。

信号処理におけるディリクレ条件 信号処理において、この判定法はしばしばディリクレによる元の形式で保持される。区分的に単調で有界な周期関数 (1周期あたりの単調区間が有限個であるもの)は、収束するフーリエ級数を持ち、各点におけるその値は関数の左極限と右極限の算術平均となる。区分的単調性の条件は、1周期あたりの極値が有限個であることを規定しており、これは が有界変動であることを含意する(ただし逆は必ずしも真ではない)。(ディリクレはさらに不連続点が有限個であることを要求したが、この制約は不必要に厳格なものである。)実験室で物理的に生成可能なあらゆる信号は、これらの条件を満たす。

ジョルダン判定法の各点収束の場合と同様に、関数が1周期にわたって可積分(すなわち )であると仮定されれば、極限が取られる点 の近傍で判定法の他の条件を満たす限り、有界性の条件は緩和され得る。

関連項目 ディニの判定法

脚注

参考文献

外部リンク