傅里叶系数

更新时间:2022-09-17 22:40

傅里叶系数由Fourier coefficient翻译而来,有多个中文译名。它是数学分析中的一个概念,常常被应用在信号处理领域中。对于任意的周期信号,如果满足一定条件,都可以展开三角函数的线性组合,每个展开项的系数称为傅里叶系数。

数学分析

定义

若在整个数轴上

且等式右边级数一致收敛,则有如下关系式:

一般地说,若是以为周期且在上可积的函数,则按上式计算出的称为函数(关于三角函数系)的傅里叶系数,以的傅里叶系数为系数的三角级数称为(关于三角函数系)的傅里叶级数,记作:

其中,记号“”表示上式右边是左边函数的傅里叶级数

一般的周期函数

若是以为周期且在上可积的函数,则:

称为函数(关于三角函数系)的傅里叶系数

偶函数

若是以为周期的偶函数,或是定义在上的偶函数,则:

称为函数(关于三角函数系)的傅里叶系数

奇函数

若是以为周期的奇函数,或是定义在上的奇函数,则:

称为函数(关于三角函数系)的傅里叶系数

相关定理

定理1

贝塞尔不等式

若函数在上可积,则

其中,为函数的傅里叶系数

定理2

若是以为周期且在上可积的函数,则它的傅里叶级数部分和

当时,被积函数中的不定式由极限

来确定。

信号与系统

三角傅里叶级数

以高等数学中的知识,任何周期为的周期函数,在满足狄利克雷条件时,可以由三角函数的线性组合来表示

上式即为周期信号的三角傅里叶级数表达式,其中,为基波信号,为次谐波频率,是傅里叶系数。

又可表示为

其中,傅里叶系数,振幅,相位之间的关系是

可看出,和都是的偶函数,和都是的奇函数。

指数傅里叶级数

其中,傅里叶系数

还可写成:

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