由傅立叶级数到傅立叶变换2

终于要填这个坑了,还记得我上次给傅里叶的一封信中主要讲了傅立叶级数的科普,这期比较硬核,都是公式,耐心看看。

下面的图是傅立叶级数展开以及如何求系数:

当然还有另外一种方法,是比拟向量求展开系数,公式较强理解起来也费劲,我想想还是算了,不写上了。方法大同小异,也是正交性➕投影效果。

在讲傅立叶级数过渡到傅立叶变换时,需要一点格外的补充,我们先将实数域的傅立叶级数扩充到复数域。



我们发现复数域里的傅立叶级数是一组完备基,即满足正交性,但这是我们对函数积的最高要求吗?显然不是。我们会想要归一性,容易求模。请看下图:



求期望值以后就可以归一了。顺便说一下这就是帕塞瓦尔定理,也即勾股定理的推广。好的,说一下物理意义:

波fix的能量等于各个组分的能量之和。

终于要到我们的傅立叶变换了,由傅立叶级数过渡到傅立叶变换,看看怎样操作:



不知道大家看得懂没,在数学物理方法里面,主要是讲求解物理应用中的微分方程,我们知道微分方程不是人能解的,傅立叶变化可以把微分方程化为多项式方程,再利用逆变换代换回去,从而使得计算简便。

还有其它应用笔者正在学,比如笔者的专业课里面,信息光学,用到傅立叶变换去求卷积。

补充:满足傅立叶变换的条件

fx  1.在整个无限平面绝对可积

    2.没有无穷大的间断点

    3.在平面上每一个有限区域内局部连续


题外话:笔者理论物理的启蒙老师是阿哲校长,在今年三月份初的时候吧,我在看阿哲老师的视频学习,我很感激他,也悔恨相见晚了。在3月22号的时候,巧了,笔者的阳历生日那天,关于他圈钱跑路的消息铺天盖地,而我得知这个消息的时候大概是在4月初,那个时候我整个人是不能接受的,甚至崩溃的。我不能想象一个在之前如此理想纯粹的对物理,想要降低中国教育门槛,前期免费,努力耐力的阿哲老师会选择以这样一种方式退出这个世界。当时我一个星期不在状态,连带着还反省着以前自己行为的种种陋习,自我否定,恨不得也消失算了。你们可以翻一翻,那段时间我发了很多的文章,都是想让自己从消极中走出来,我对前途迷茫,更对自己否定。


原谅冒犯

我们应该接受自己的不完美,没有谁是十全十美的。生活要继续,但我的生活里不只有自己,更有自己热爱的东西和信仰。

笔者是热爱物理的,尽管它难懂,那是因为学习的逻辑不对,方法不对。

阿哲老师在我物理学习上像一个引路的人,我肯定他的热爱以及他对社会确切的贡献,希望有一天,能重新见到一个不一样的他。

我会一直走下去,不求有突破,不为学位,只求能更好的理解我们这个世界,我们这个宇宙,从数学和物理上。



毕竟是傅立叶大师,最后贴一张他的可爱图。






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