A Transformada de Fourier: da motivação à equação do calor numa barra infinita

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2024-10-02

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This paper presents an overview of the Fourier Transform, its properties and applications, with a particular emphasis on the space of rapidly decreasing functions, which is known as the Schwartz space. The Fourier transform is a fundamental tool in mathematical analysis, employed for the resolution of partial differential equations. This enables differential equations to be converted into more readily manageable algebraic equations. The methodology adopted is based on an analysis of the Schwartz space and its properties, which are essential to ensure the proper behavior of functions in the context of the Fourier transform. Subsequently, the principal properties of the Fourier Transform are examined, including its linearity, differentiability and applicability within the context of Schwartz space, as well as its inverse transform. This work was developed based on an investigation of bibliographical references and theoretical materials listed at the end of this paper. The results obtained demonstrate the significance of the Fourier Transform in determining the solution to the heat equation in an infinite bar, thereby facilitating the identification of a potential solution for the associated partial differential equation. It is our intention that this work provides a clear and comprehensive overview of the Fourier Transform, its properties and its theoretical applications, thus establishing it as an essential tool in analysis.

Descrição

Este trabalho apresenta a Transformada de Fourier, suas propriedades e aplicações, com foco no espaço das funções de decrescimento rápido, conhecido como espaço de Schwartz. A Transformada de Fourier é uma ferramenta importante na análise matemática, utilizada para encontrar soluções de equações diferenciais parciais. Através dela, equações diferenciais podem ser convertidas em equações algébricas mais manejáveis. A metodologia adotada baseia-se na análise do espaço de Schwartz e suas propriedades, que são essenciais para garantir o comportamento adequado das funções no contexto da Transformada de Fourier. Em seguida, exploramos as principais propriedades da Transformada de Fourier, tais como linearidade, diferenciabilidade e a aplicabilidade no espaço de Schwartz, além de abordarmos sua Transformada Inversa. O trabalho foi desenvolvido a partir de uma pesquisa em referências bibliográficas e materiais teóricos listados ao final deste trabalho. Os resultados obtidos ressaltam a importância da Transformada de Fourier para a determinação da solução da equação do calor em uma barra infinita, auxiliando na identificação da solução candidata para a equação diferencial parcial associada. Ao final, esperamos que este trabalho ofereça uma visão clara e abrangente da Transformada de Fourier, suas propriedades e suas aplicações teóricas, evidenciando - a como uma ferramenta essencial na análise.

Palavras-chave

Fourier, Transformadas de, Espaços de Schwartz, Equações diferenciais parciais, Equação de calor

Referência

BASILIO, Evellyn Karoline Alves Freitas. A Transformada de Fourier: da motivação à equação do calor numa barra infinita. 2024. 71 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Departamento de Matemática, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2024.

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