<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE document PUBLIC "-//CNX//DTD CNXML 0.5 plus MathML//EN" "http://cnx.rice.edu/cnxml/0.5/DTD/cnxml_mathml.dtd">
<document xmlns="http://cnx.rice.edu/cnxml" xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="m10752">

  <name>Fourier Series and LTI Systems</name>

  <metadata>
  <md:version>2.6</md:version>
  <md:created>2002/07/23</md:created>
  <md:revised>2003/07/30 11:28:21.414 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="jrom">
      <md:firstname>Justin</md:firstname>
      
      <md:surname>Romberg</md:surname>
      <md:email>jrom@rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="prash">
      <md:firstname>Prashant</md:firstname>
      
      <md:surname>Singh</md:surname>
      <md:email>prash@ece.rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="march">
      <md:firstname>Marc</md:firstname>
      
      <md:surname>Hernandez</md:surname>
      <md:email>cramzednanreh@yahoo.com</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="mariyah">
      <md:firstname>Mariyah</md:firstname>
      
      <md:surname>Poonawala</md:surname>
      <md:email>mariyah@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="jrom">
      <md:firstname>Justin</md:firstname>
      
      <md:surname>Romberg</md:surname>
      <md:email>jrom@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>Fourier</md:keyword>
    <md:keyword>LTI</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>(Blank Abstract)</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="intro">
      <name>Introducing the Fourier Series to LTI Systems</name>
      <para id="p1">
	Before looking at this module, one should be familiar with the
	concepts of <cnxn document="m10500">eigenfunction and
	  LTI systems</cnxn>.  Recall, for 
	<m:math>
	  <m:ci>ℋ</m:ci>
	</m:math> LTI system we get the following relationship
      </para>
      
      <figure id="fig1">
	<media type="image/png" src="simpleLTIsys.png"/>
	<caption>
	  Input and output signals to our LTI system.
	</caption>
      </figure>

      <para id="p2">
	where 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:power/>
	    <m:exponentiale/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci>s</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> is an eigenfunction of 
	<m:math>
	  <m:ci>ℋ</m:ci> </m:math>.  Its corresponding <cnxn document="m10736">eigenvalue</cnxn>

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">H</m:ci>
	    <m:ci>s</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> can be calculated using the <cnxn document="m10059">impulse response</cnxn>

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">h</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">H</m:ci>
	      <m:ci>s</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>τ</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:infinity/>
		</m:apply>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:infinity/>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">h</m:ci>
		  <m:ci>τ</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:exponentiale/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>s</m:ci>
		      <m:ci>τ</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>  
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </para>  

      <para id="p3">
	So, using the <cnxn document="m10496">Fourier
	  Series</cnxn> expansion for <cnxn document="m10744">periodic</cnxn>
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">f</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> where we input
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:sum/>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci><m:msub>
		  <m:mi>c</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>ω</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>n</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	into the system,
      </para>      
      
      <figure id="fig2">
	<media type="image/png" src="Transferfunc.png"/>
	<caption>
	  LTI system
	</caption>
      </figure>
      
      <para id="p4">
	our output  
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">y</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> will be 

        
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">y</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:sum/>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">H</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>ω</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:ci><m:msub>
		  <m:mi>c</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>ω</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>n</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	So we can see that by applying the fourier series expansion
	equations, we can go from 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">f</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> to 
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	    <m:mi>c</m:mi>
	    <m:mi>n</m:mi>
	  </m:msub></m:ci>
	</m:math> and vice versa, and we do the same for our output, 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">y</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </para>
    </section>


    <!-- ======= SECTION #2 ======================== -->


    <section id="sec2">
      <name>Effects of Fourier Series</name>
      <para id="p5">
	We can think of an LTI system as <emphasis>shaping</emphasis>
	the frequency content of the input.  Keep in mind the basic
	LTI system we presented above in <cnxn target="fig2"/>.  
	  The LTI system, <m:math><m:ci>ℋ</m:ci>
	</m:math>, simply multiplies all of our Fourier coefficients
	and scales them.  
      </para>

      <!-- need some figures -->

      <para id="p6">
	Given the Fourier coefficients 
	<m:math>
	  <m:set>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>c</m:mi>
		<m:mi>n</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	  </m:set>
	</m:math> of the input and the eigenvalues of the system 
	<m:math>
	  <m:set>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">H</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>w</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:set>
	</m:math>, the Fourier series of the output is 
	<m:math>
	  <m:set>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>w</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>c</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:set>
	</m:math> (simple term-by-term multiplication).
	<note type="note"> The eigenvalues 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">H</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>w</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math> completely describe what a LTI system does to
	  periodic signals with period 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>T</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>w</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</note>
      </para>

      <example id="eg_p1">
	<para id="p1_egp1">
	  What does this system do?
	</para>
	<figure id="eg_fig1">
	  <media type="image/png" src="fslti_f1.png"/>
	</figure>  
      </example>
      
      <example id="eg_p2">
	<para id="p1_egp2">
	  What about this system?
	</para>	
	<figure orient="horizontal" id="horfig">
	  <subfigure id="subf1">
	    <media type="image/png" src="fslti_f2.png"/>
	  </subfigure>
	  <subfigure id="subf2">
	    <media type="image/png" src="fslti_f3.png"/>
	  </subfigure>
	</figure>
      </example>      
    </section>


    <section id="sec3">
      <name>Examples</name>
      <example id="expl1">
	<name>RC Circuit</name>

	<!-- need figure circuit -->      <!-- need figure graph -->
	<!--
      <figure orient="horizontal" id="RCcircuit">
      <subfigure id="cir_1">
      <media type="image/png" src="cir_1.jpg"/>
      </subfigure>
      <subfigure id="cir_2">
      <media type="image/png" src="cir_2.jpg"/>
      </subfigure>
      </figure>
	-->

	<para id="long">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">h</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>R</m:ci>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		    </m:apply>  
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">u</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</para>

	<para id="explpara">
	  What does this system do to the Fourier Series of an input 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>?
	</para>

	<para id="calc">
	  Calculate the eigenvalues of this system
	  <equation id="eq_eg3">
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">H</m:ci>
		  <m:ci>s</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>τ</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:infinity/>
		    </m:apply>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">h</m:ci>
		      <m:ci>τ</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:ci>s</m:ci>
			  <m:ci>τ</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>τ</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci>R</m:ci>
			<m:ci>C</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>τ</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:ci>R</m:ci>
			  <m:ci>C</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:ci>s</m:ci>
			  <m:ci>τ</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>	  
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:int/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>τ</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:lowlimit>
		      <m:cn>0</m:cn>
		    </m:lowlimit>
		    <m:uplimit>
		      <m:infinity/>
		    </m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>τ</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:plus/>
			  <m:apply>
			    <m:divide/>
			    <m:cn>1</m:cn>
			    <m:apply>
			      <m:times/>
			      <m:ci>R</m:ci>
			      <m:ci>C</m:ci>
			    </m:apply>
			  </m:apply>
			  <m:ci>s</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>  
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:plus/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:cn>1</m:cn>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:ci>R</m:ci>
			  <m:ci>C</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		      <m:ci>s</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#evaluateat"/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>τ</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:interval>
		      <m:cn>0</m:cn>
		      <m:infinity/>
		    </m:interval>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>τ</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:plus/>
			  <m:apply>
			    <m:divide/>
			    <m:cn>1</m:cn>
			    <m:apply>
			      <m:times/>
			      <m:ci>R</m:ci>
			      <m:ci>C</m:ci>
			    </m:apply>
			  </m:apply>
			  <m:ci>s</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>  
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		      <m:ci>s</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </equation>
	</para>

	<para id="explpara3">
	  Now, say we feed the RC circuit a periodic (period 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>T</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>w</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>) input 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>.
	</para>
	<para id="explpara4">
	  Look at the eigenvalues for 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>s</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>w</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:abs/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">H</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>w</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:abs/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:ci>R</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:ci>C</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>w</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub>
			</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:ci>n</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</para>

	<!-- need figure -->
	<!--
      <figure id="RCfig3">
      <media type="image/png" src="cir_3.jpg"/>
      </figure>
	-->

	<para id="explpara5">
	  The RC circuit is a <emphasis>lowpass</emphasis> system: it
	  passes low frequencies (
	  <m:math>
	    <m:ci>n</m:ci>
	  </m:math> around 
	  <m:math>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:math>) and attenuates high
	  frequencies (large 
	  <m:math>
	    <m:ci>n</m:ci>
	  </m:math>).
	</para>
      </example>
      
      <example id="expl2">
	<name>Square pulse wave through RC circuit</name>
	<!-- need figure for example -->
	<!--
      <figure id="ex2fig1">
      <media type="image/png" src="ex2fig1.png"/>
      </figure>
	-->
	<list id="RC_list" type="bulleted">
	  <item>
	    Input Signal:  Taking the fourier series of 
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> 
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:sin/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			  <m:pi/>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
			<m:ci>n</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> at 
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:ci>n</m:ci>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>
	  
	  <item>
	    System:  eigenvalues
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">H</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>w</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>
	  <item>
	    Output Signal:  Taking the fourier series of 
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">y</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">H</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:plus/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:apply>
			<m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
			<m:ci>R</m:ci>
			<m:ci>C</m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>w</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>n</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:sin/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			  <m:pi/>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
			<m:ci>n</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>
	</list>
	<para id="ex2thus">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>d</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:sin/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:pi/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math> 
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">y</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>d</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>		
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>	
	</para>

	<para id="ques1">
	  What can we infer about 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">y</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math> from
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>d</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:set>
	  </m:math>?
	  <list id="qlist" type="enumerated">
	    <item>Is 
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">y</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math> real?
	    </item> 
	    <item>Is 
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">y</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math> even symmetric? odd symmetric?</item>
	    <item>
	      Qualitatively, what does 
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">y</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math> look like?  Is it "smoother" than 
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math>? (decay rate of 
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math> vs. 
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math>)
	    </item>
	  </list>
	</para>
	<para id="finalpara">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>d</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>R</m:ci>
		      <m:ci>C</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>w</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:sin/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:pi/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math> 

	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:abs/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:root/>
		    <m:apply>
		      <m:plus/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:power/>
			  <m:apply>
			    <m:times/>
			    <m:ci>R</m:ci>
			    <m:ci>C</m:ci>
			    <m:ci>
			      <m:msub>
				<m:mi>w</m:mi>
				<m:mn>0</m:mn>
			      </m:msub>
			    </m:ci>
			  </m:apply>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:power/>
			  <m:ci>n</m:ci>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:sin/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:pi/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math> 
	</para>
      </example>
    </section>
  </content>
  
</document>
