傅里叶级数展开公式(从公式角度解释傅立叶级数是如何拓展成傅立叶变换的)
发布时间:2022-09-23 18:09
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其实楼主遇到的这个问题,我在大二阶段也曾遇到过。的确对于初学者来说,傅里叶级数的物理意义看起来还算清晰,但是怎么突然就冒出来一个傅里叶变换了呢?
傅里叶级数
白色的光通过三棱镜可以分解成红橙蓝绿......我们的音乐信号,在无线谱上就是一个简单的符号。这些现象在我们理解傅里叶级数时具有很大的帮助。傅里叶告诉我们,任何周期函数,都可以看作出不同振幅,不同相位正弦波的叠加。
傅里叶变换
很明显,傅里叶级数对于周期的信号(功率信号)是没问题的。但是我们经常遇到的非周期信号呢?周期信号都有一个周期T,如果周期T变得无穷大,那么我们可以看作是非周期信号。
下面就考虑一下,如果周期T变为无穷大,那么傅里叶级数的公式会有怎样的变化。
我们都知道傅里叶级数的频谱在频率轴上离散的,每个“柱子”的间隔是一个w,其中w=2*pi/T,可见当T逐渐变为无穷大的时候,w逐步变为零(说成dw是不是更准确),那么频谱自然就变成连续的啦!
说到这里,如果你多想一步,就会发现问题。傅里叶频谱F(nw)有一个因子1/T啊,当T逐渐趋向无穷大,F(nw)直接变为0了?
怎么可能,能量不可能因为我们在这里变换几下,就消失的。
所以,我们想办法把这个因子T给干掉,我们用F(nw)除以w,即我们定义一个新的频谱F(nw)/w,准确的是频谱密度,毕竟是除以频率w,所以叫做频谱密度。
你看,由于w=2*pi/T,所以这个时候T被我们干掉了吧。
这样我们就得到了非周期信号的频谱,我们把它叫做傅里叶变换。
以上说法不是很精确,如果你想看稍微详细的推导,可以查阅相关资料,或者查看我的文章。
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