傅立葉級數有什麼用啊,傅立葉級數是什麼,有什麼用

2021-03-22 05:19:50 字數 6332 閱讀 6761

1樓:您輸入了違法字

傅立葉級數曾極大地推動了偏微分方程理論的發展。在數學物理以及工程中都具有重要的應用。

法國數學家j.-b.-j.傅立葉在研究偏微分方程的邊值問題時提出。從而極大地推動了偏微分方程理論的發展。

在中國,程民德最早系統研究多元三角級數與多元傅立葉級數。

他首先證明多元三角級數球形和的唯一性定理,並揭示了多元傅立葉級數的里斯- 博赫納球形平均的許多特性。

2樓:匿名使用者

那是非常有用。

從技術上講,傅立葉級數以及發展出來的傅立葉變換,傅立葉分析,可以把一個時間域上的訊號轉化到頻率域上(當然,也可以轉回來),這在工科中的應用非常之多。

一個我想到的最簡單的例子:一個連續的訊號,我想轉成離散的訊號傳輸,那麼我可以使用傅立葉變換把它寫成傅立葉級數的形式(這是一個無窮的級數和),然後我通過濾波捨棄掉過於高頻的部分(這部分可以理解為噪音),剩下來的就是一個有限和,那麼這個複雜的連續訊號就可以用有限個傅立葉係數(和相應的基)表示出來,傳輸時也只用傳輸這有限個離散量了。傳輸到後,只要通過傅立葉逆變換就又變成原來的訊號(去掉高頻部分)了。

從哲學上講,傅立葉變換為我們提供了一種新的觀察、分析事物的角度,而且在很多時候,這一角度比變換前更接近事物的本質。傅立葉變換可以抽象出一個分析模式:對處於某個域(如:

周期函式域)上的物件的研究,我們可以先建立這個域上的一組基(如:傅立葉基),這個域上的物件都可以用這組基(唯一地)表示出來(如:傅立葉變換),而且這組基本身有一些很好的性質(正交性,可解釋性等等),那麼對這種物件的研究,就可以轉化為對物件在這組基上的投影的研究。

通常可以得到一些很好的性質,這些性質可以通過某種方法(如:傅立葉逆變換)應用到原物件上。傅立葉變換是這種思維方法最簡單也是最廣泛的應用之一。

以後還有很多相似的分析方法,如一般正交基,bernstain基等等。還有抽象數學中很多原空間中難以解決的問題就到其對偶空間上解決,也是類似的思想。

傅立葉級數是什麼,有什麼用

3樓:匿名使用者

任何的周期函式(比方說方波訊號或者是鋸齒波訊號)都可以用正弦或者是餘弦的無窮級數來表示(即無窮個正弦或者餘弦函式的疊加)。用途很多:數學領域及電子學中的訊號分析

傅立葉級數,bn有什麼用?

4樓:匿名使用者

bn必須要寫出來啊,要不然你無法判定s(x)是傅立葉級數的和函式,寫bn就是這個作用

傅立葉變換有什麼用?

5樓:匿名使用者

傅立葉變換是數字訊號處理

領域一種很重要的演算法。要知道傅立葉變換演算法的意義,首先要了解傅立葉原理的意義。

傅立葉原理表明:任何連續測量的時序或訊號,都可以表示為不同頻率的正弦波訊號的無限疊加。而根據該原理創立的傅立葉變換演算法利用直接測量到的原始訊號,以累加方式來計算該訊號中不同正弦波訊號的頻率、振幅和相位。

和傅立葉變換演算法對應的是反傅立葉變換演算法。該反變換從本質上說也是一種累加處理,這樣就可以將單獨改變的正弦波訊號轉換成一個訊號。

因此,可以說,傅立葉變換將原來難以處理的時域訊號轉換成了易於分析的頻域訊號(訊號的頻譜),可以利用一些工具對這些頻域訊號進行處理、加工。最後還可以利用傅立葉反變換將這些頻域訊號轉換成時域訊號。

從現代數學的眼光來看,傅立葉變換是一種特殊的積分變換。它能將滿足一定條件的某個函式表示成正弦基函式的線性組合或者積分。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。

在數學領域,儘管最初傅立葉分析是作為熱過程的解析分析的工具,但是其思想方法仍然具有典型的還原論和分析主義的特徵。"任意"的函式通過一定的分解,都能夠表示為正弦函式的線性組合的形式,而正弦函式在物理上是被充分研究而相對簡單的函式類:

1、傅立葉變換是線性運算元,若賦予適當的範數,它還是酉運算元;

2、傅立葉變換的逆變換容易求出,而且形式與正變換非常類似;

4、離散形式的傅立葉的物理系統內,頻率是個不變的性質,從而系統對於複雜激勵的響應可以通過組合其對不同頻率正弦訊號的響應來獲取;

5、著名的卷積定理指出:傅立葉變換可以化復變換可以利用數字計算機快速的算出(其演算法稱為快速傅立葉變換演算法(fft))。

正是由於上述的良好性質,傅立葉變換在物理學、數論、組合數學、訊號處理、概率、統計、密碼學、聲學、光學等領域都有著廣泛的應用。

擴充套件資料

傅立葉生於法國中部歐塞爾(auxerre)一個裁縫家庭,9歲時淪為孤兒,被當地一主教收養。2023年起就讀於地方軍校,2023年任巴黎綜合工科大學助教,2023年隨拿破崙軍隊遠征埃及,受到拿破崙器重,回國後於2023年被任命為伊澤爾省格倫諾布林地方長官。

傅立葉早在2023年就寫成關於熱傳導的基本**《熱的傳播》,向巴黎科學院呈交,但經拉格朗日、拉普拉斯和勒讓德審閱後被科學院拒絕,2023年又提交了經修改的**,該文獲科學院大獎,卻未正式發表。

傅立葉在**中推匯出著名的熱傳導方程 ,並在求解該方程時發現解函式可以由三角函式構成的級數形式表示,從而提出任一函式都可以展成三角函式的無窮級數。傅立葉級數(即三角級數)、傅立葉分析等理論均由此創始。

傅立葉由於對傳熱理論的貢獻於2023年當選為巴黎科學院院士。

2023年,傅立葉終於出版了專著《熱的解析理論》(theorieanalytique de la chaleur ,didot ,paris,1822)。這部經典著作將尤拉、伯努利等人在一些特殊情形下應用的三角級數方法發展成內容豐富的一般理論,三角級數後來就以傅立葉的名字命名。

傅立葉應用三角級數求解熱傳導方程,為了處理無窮區域的熱傳導問題又匯出了當前所稱的「傅立葉積分」,這一切都極大地推動了偏微分方程邊值問題的研究。

然而傅立葉的工作意義遠不止此,它迫使人們對函式概念作修正、推廣,特別是引起了對不連續函式的**;三角級數收斂性問題更刺激了集合論的誕生。因此,《熱的解析理論》影響了整個19世紀分析嚴格化的程序。傅立葉2023年成為科學院終身祕書。

由於傅立葉極度痴迷熱學,他認為熱能包治百病,於是在一個夏天,他關上了家中的門窗,穿上厚厚的衣服,坐在火爐邊,結果因co中毒不幸身亡,2023年5月16日卒於法國巴黎。

6樓:匿名使用者

傅立葉的核心思想就是所有的波都可以用多個正弦波疊加表示。

這裡面的波包括從聲音到光等所有波。

所以,對一個採集到的聲音做傅立葉變化就能分出好幾個頻率的訊號。比如南非世界盃時,南非人吹的嗚嗚主拉的聲音太吵了,那麼對現場的音訊做傅立葉變化(當然是對聲音的資料做),會得到一個式,然後找出嗚嗚主拉的特徵頻率,去掉式中的那個頻率的sin函式,再還原資料,就得到了沒有嗚嗚主拉的嗡嗡聲的現場聲音。

而對**的資料做傅立葉,然後增大高頻訊號的係數就可以提高影象的對比度。同樣,相機自動對焦就是通過找影象的高頻分量最大的時候,就是對好了。

7樓:未來還在那裡嗎

「傅立葉變換,表示能將滿足一定條件的某個函式表示成三角函式(正弦和/或餘弦函式)或者它們的積分的線性組合。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。最初傅立葉分析是作為熱過程的解析分析的工具被提出的。」

8樓:匿名使用者

為什麼計算機要處理

訊號的頻域呢?因為訊號的時域是整個時間軸上的,計算機是不可能處理這麼大的資料量的,而一般訊號都是窄帶訊號,也就是頻率只有一個很小的區間,因此處理的資訊量就會小的多所以計算機就是處理他的頻域,關於怎麼處理呢?計算機首先要對訊號抽樣,得一些離散值在量化就得到數字訊號,計算機通過裡面fft(就是頻域和時域的對應關係)等程式就可以對它的頻域操作了,就是用濾波器來完成的

對影象的處理應該就如你所說,讓影象訊號經過一個低通濾波器就可以了,濾波器的傳輸函式是要通過計算的 謝謝!

9樓:匿名使用者

可憐的娃,我就是被這個搞死的,呵呵。我只曉得fft是將訊號中各種成分以頻率軸拉開的結果,就好比x座標。。。。。

傅立葉級數是什麼?

10樓:匿名使用者

一. 傅立葉級數的三角函式形式

設f(t)為一非正弦周期函式,其週期為t,頻率和角頻率分別為f , ω1。由於工程實際中的非正弦周期函式,一般都滿足狄裡赫利條件,所以可將它成傅立葉級數。即

其中a0/2稱為直流分量或恆定分量;其餘所有的項是具有不同振幅,不同初相角而頻率成整數倍關係的一些正弦量。a1cos(ω1t+ψ1)項稱為一次諧波或基波,a1,ψ1分別為其振幅和初相角;a2cos(ω2t+ψ2)項的角頻率為基波角頻率ω1的2倍,稱為二次諧波,a2,ψ2分別為其振幅和初相角;其餘的項分別稱為三次諧波,四次諧波等。基波,三次諧波,五次諧波……統稱為奇次諧波;二次諧波,四次諧波……統稱為偶次諧波;除恆定分量和基波外,其餘各項統稱為高次諧波。

式(10-2-1)說明一個非正弦周期函式可以表示一個直流分量與一系列不同頻率的正弦量的疊加。

上式有可改寫為如下形式,即

當a0,an, ψn求得後,代入式 (10-2-1),即求得了非正弦周期函式f(t)的傅立葉級數式。

把非正弦周期函式f(t)成傅立葉級數也稱為諧波分析。工程實際中所遇到的非正弦周期函式大約有十餘種,它們的傅立葉級數式前人都已作出,可從各種數學書籍中直接查用。

從式(10-2-3)中看出,將n換成(-n)後即可證明有

a-n=an

b-n=-bn

a-n=an

ψ-n=-ψn

即an和an是離散變數n的偶函式,bn和ψn是n的奇函式。

二. 傅立葉級數的復指數形式

將式(10-2-2)改寫為

可見 與 互為共軛複數。代入式(10-2-4)有

上式即為傅立葉級數的復指數形式。

下面對和上式的物理意義予以說明:

由式(10-2-5)得的模和輻角分別為

可見的模與幅角即分別為傅立葉級數第n次諧波的振幅an與初相角ψn,物理意義十分明確,故稱為第n次諧波的複數振幅。

的求法如下:將式(10-2-3a,b)代入式(10-2-5)有

上式即為從已知的f(t)求的公式。這樣我們即得到了一對相互的變換式(10-2-8)與(10-2-7),通常用下列符號表示,即

即根據式(10-2-8)由已知的f(t)求得,再將所求得的代入式(10-2-7),即將f(t)成了復指數形式的傅立葉級數。

在(10-2-7)中,由於離散變數n是從(-∞)取值,從而出現了負頻率(-nω1)。但實際工程中負頻率是無意義的,負頻率的出現只具有數學意義,負頻率(-nω1)一定是與正頻率nω1成對存在的,它們的和構成了一個頻率為nω1的正弦分量。即

引入傅立葉級數復指數形式的好處有二:(1)複數振幅同時描述了第n次諧波的振幅an和初相角ψn;(2)為研究訊號的頻譜提供了途徑和方便。

高等數學中的傅立葉級數

傅立葉係數

傅立葉係數包括係數 ,積分號和它的積分域,以及裡面的兩個周期函式的乘積——其中一個是關於f的,另一個是關於x的函式f(x),另一個則是和級數項n有關的三角函式值。這個三角函式可以是正弦,也可以是餘弦,因此傅立葉係數包括正弦係數和餘弦係數。其中當n=0時,餘弦值為1,此時存在一個特殊的係數 ,它只與x有關。

正弦係數再成一個正弦,餘弦再乘一個餘弦,相加並且隨n求和,再加上一半的 ,就稱為了這個特別的函式f(x)的傅立葉級數。為什麼它特別呢,我想因為這裡只有它只限於一個周期函式而已,而級數的週期就是f(x)的週期,2 。

如果函式f(x)存在一個週期,但是不是2 了,而是關於y軸對稱的任意一個範圍,它還能寫成傅立葉級數麼?也可以的。只要把傅立葉係數裡的 換成l,並且把積分號裡的三角函式中的n 下除一個l,同時把係數以外的那個n 底下也除一個l。

其他的都不動。也可以認為,2 週期的傅立葉級數其實三角函式中x前面的係數應該是 ,其他的 (積分域和係數)應該是x,只不過這時所有的l都是 罷了。

前面提及了,週期或是積分域,是關於y軸的一個任意範圍。其實周期函式不用強調這個,但是為什麼還要說呢?因為要特別強調一下定義域是滿的。

有些函式的定義域不是滿的,是0到l,當然這樣它有可能不是週期的。這些函式能寫成傅立葉級數麼?同樣可以。

而且,它的寫法不再是正弦和餘弦函式的累積,而是單獨的一個正弦函式或是餘弦函式。具體怎麼寫,就取決於怎麼做。因為域是一半的,所以自然而然想到把那一半補齊,f就成了周期函式。

補齊既可以補成奇函式也可以補成偶函式。補成積函式,寫成的級數只有正弦項,即 為0。補成偶函式,寫成的級數就只含有餘弦項和第一項,即 為0。

而,傅立葉係數相比非積非偶的函式要大一倍。

其實,如果不經延拓,上面那些對於奇偶函式同樣使用。

在做題時,常常看到級數後面跟著一個係數還有一個正弦函式,然後後面給出了這個係數很複雜的一串式子,這時候就容易突然短路了。但是如果再定睛一看,會發現其實那個係數不過是一個有積分的傅立葉係數而已。那麼一大串,應該看什麼呢?

應當先看積分域,一下就可以定出週期了。第二步要明確級數和函式的關係即等價關係。函式不但包含在級數中,而且函式本身也是和級數等價的。

但一般那個級數裡的函式是一個擺設,不起什麼作用

傅立葉級數與傅立葉變換,傅立葉級數與傅立葉變換異同點

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傅立葉級數是什麼傅立葉級數什麼意思?

一 傅立葉級數的三角函式形式 設f t 為一非正弦周期函式,其週期為t,頻率和角頻率分別為f 1。由於工程實際中的非正弦周期函式,一般都滿足狄裡赫利條件,所以可將它成傅立葉級數。即 其中a0 2稱為直流分量或恆定分量 其餘所有的項是具有不同振幅,不同初相角而頻率成整數倍關係的一些正弦量。a1cos ...

高數成傅立葉級數,高數成傅立葉級數。

一個是簡寫,一個是具體囊括寫出 就比如說 2x 3 的平方,這個是簡寫 讓你寫出它的式 但傅立葉級數一般都是無窮的,都用n表示 高數fx為傅立葉級數 使用傅立葉級數的公式 1 先求a0 a0 1 e68a84e8a2ad62616964757a686964616f31333363373661 f x...