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怎么通俗地介绍拉普拉斯变化、傅里叶变化和

网友发布 2023-07-10 19:24 · 头闻号仪器机械

以下是我觉得的:

1。其实傅里叶没有把实数的东西变成复数了。把一个周期实数函数用傅里叶级数展开,如果用cos和sin,每一个n(这里的n是从0到正无穷)对应两个实数系数an(cos项前面的系数)和bn(sin项前面的系数),有两项,这样很麻烦。于是,动用,欧拉定律,可以把cos和sin都变成指数函数,然后观察到每一个n也得到两项,每项是一个系数乘上一个指数函数。但是好处在于这两项神奇地共扼(指数函数共扼,系数也共扼)啊,只要把n变成从负无穷到正无穷,那么至少看起来就是只有一项了,因为n与-n两项是共扼的。而这里的这个系数,常常是复数,然后,这个系数就叫做这个函数的傅里叶级数表示。而傅里叶变换呢,把积分看成取和吧。

2.傅里叶变换为什么好用在于很多计算在傅里叶变换之后变得简单了。比如积分,微分,成了乘法和除法。也因此,在数学里面,这本身就是一种解微分方程的方法。但是,它有个缺陷,收敛的条件很苛刻,这样有的系统没法进行傅里叶变换。拉普拉斯就狠了,都能变(但在某个范围内成立,且这个范围很重要,表达式相同,范围不同可能意味着不同系统),这意味着,那些通过傅里叶变换变换获得的简单,对于大多数系统都能用了。

3。z变换是离散傅里叶变换的推广。

4。拉普拉斯的两个用途:它的收敛区域隐含着有关系统是否稳定的信息,还有其他有趣的信息。还有就是上面说的简化解系统方程,尤其是在电路里面,因为kcl和kvl这些家伙在s域都成立。

5。傅里叶变换首先也是可以简化运算,因为它其实就是s为纯虚数时候的拉普拉斯变换。而傅里叶变换还有个作用就是分析稳定系统的频率响应。这是因为我们常见的大多数信号的傅里叶变换都是收敛的,所以傅里叶就够用了。而系统稳不稳定呢,先用拉普拉斯去分析,因为不管你稳不稳,我都能变换。稳定了,我们再回来分析你的频率响应。

傅里叶变换的应用有变换处理图像、存储器的控制、热传导方程与温室效应等。

1、变换处理图像。

冈萨雷斯在《数字图像处理》一书中,将傅里叶变换比作一个玻璃棱镜。傅里叶变换可以看作是数学上的棱镜,将函数基于频率分解为不同的成分。利用傅里叶变换处理图像,就是将信息转化为频谱信息,再对频谱进行处理,转化为照片。

比如,照片的边缘轮廓位置,颜色会有比较大的变化,经过傅里叶变换会表现为一个高频信号,如果想弱化这个边缘,就可以利用图像处理软件上的滤波器减弱这个高频信号,再经过傅里叶反变换,不让图像有剧烈的变化。去掉自拍上的痘痘、图像的斑点等都利用了这一原理。

2、存储器的控制。

因FFT(快速傅里叶变换)是为时序电路而设计的,因此,控制信号要包括时序的控制信号及存储器的读写地址,并产生各种辅助的指示信号。

3、热传导方程与温室效应。

通过傅里叶变换的正变换以及逆变换,可以在已知热量初值的条件下求解出某一个时刻的热量,并可以预测出温室效应的产生。

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