傅里叶变换及其应用---预备知识

从傅里叶级数开始,过渡到傅里叶变换。

傅里叶级数,分析的是周期现象。

傅里叶变换作为傅里叶级数的极限情况;分析的是非周期现象。

两者在一些概念上是想通的,一些不是。

分析:傅里叶分析是分解一个信号或者一个函数

合成:就是把那些基本的组成部分重组成信号或函数

分析与合成总是成对出现,我们把复杂的信号分离成简单信号,然后进行我们需要的处理,最后再组合成原始信号。

傅里叶分析与合成是由线性运算完成的,即积分和序列。经常听到傅里叶分析是线性分析的一部分。



从傅里叶级数开始,并且分析周期现象

周期现象:定期出现的现象(图形)

把周期性分为:

时间上的周期性:一个图形在不同的时间不断重复,如谐振动,一个钟摆

空间上的周期性:物理量的周期性产生于物体所在区域的对称性

在圆环上的热量分布的问题:

测量圆环上的点的温度,它是周期性的,因为测量一周后就回到了同一个位置。因此,温度是一个 关于描述在圆环上位置的空间变量的周期函数。与时间无关,与位置相关。

    由空间变量的周期性可以得出位置。


在时域上,用频率描述周期性的现象,一秒或一段时间重复的ϑ次数

在空域上,用周期描述周期性的现象,测量图形长度,有多大;每1/ϑ秒,出现一次,即一段完整的波长

两者有时会一起出现,如波动

一个规则的波动含有波长
λ
)与频率ϑ)属性。

  • 对于空间上的周期性,确定一个时刻,看这个在空间上分布的图形,一个完整的扰动(图形)就是波长,即某一时间点,一个完整波扰动的长度。
  • 频率,1秒内出现波扰动的次数。

两者有以下关系:

设波的传播速度为v,有

v=λϑv=λ⋅ϑ

波长与频率成反比例关系。在很多情况下,这种反比例关系能应用到傅里叶分析的复杂情况。


由于数学上有sincos,可以通过这些简单的表达式来表示周期性现象。

cos(T+2π)=cos(T)

为什么sincos能表达空间上的周期性呢?因为sincos分别为单位圆的纵、横坐标,而圆在空间上是重复的、且对称的,走过一圈后会回到原点。





猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/u011296723/article/details/52693617