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Teorema de Parseval

1799
  • Marc-Antoine Parseval
Antique study room representing Parseval's theorem in Fourier analysis.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El teorema de Parseval relaciona la energía total de una señal (la integral de su cuadrado sobre un período) con la suma de las energías al cuadrado de sus Fourier componentes de la serie. Para una función [latex]s(x)[/latex] con período [latex]P[/latex], el teorema establece: [latex]frac{1}{P} int_P |s(x)|^2 , dx = sum_{n=-infty}^{infty} |c_n|^2[/latex], donde [latex]c_n[/latex] son ​​los coeficientes de Fourier complejos.

Parseval’s theorem is a fundamental result in Fourier analysis that expresses the principle of conservation of energy in the frequency domain. It essentially states that the Fourier transform is a unitary transformation. The left side of the equation, [latex]\frac{1}{P} \int_P |s(x)|^2 , dx[/latex], represents the average power of the signal [latex]s(x)[/latex] over one period. The right side, [latex]\sum_{n=-\infty}^{\infty} |c_n|^2[/latex], is the sum of the average powers of all the individual harmonic components of the signal. The theorem guarantees that these two quantities are equal.

Esto significa que descomponer una señal en sus componentes de Fourier no crea ni destruye energía; simplemente la redistribuye entre las diferentes frecuencias. En el contexto de la serie de Fourier de valores reales con coeficientes [latex]a_n[/latex] y [latex]b_n[/latex], el teorema toma la forma [latex]frac{1}{P} int_P s(x)^2 , dx = frac{a_0^2}{4} + frac{1}{2} sum_{n=1}^{infty} (a_n^2 + b_n^2)[/latex]. Este teorema es sumamente útil en ingeniería y física para calcular la potencia o energía de una señal directamente a partir de su espectro de frecuencia, lo cual suele ser más sencillo que integrar en el dominio del tiempo.

UNESCO Nomenclature: 1201
- Álgebra

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Identidad original de Marc-Antoine Parseval para la serie general
  • Fourier series definition and coefficient formulas
  • concept of orthogonality of functions
  • integral calculus

Aplicaciones

  • signal processing (power spectrum analysis)
  • physics (quantum mechanics)
  • electrotecnia
  • telecommunications

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Related to: Parseval’s theorem, energy conservation, power spectrum, Fourier series, unitary transform, signal processing, frequency domain, harmonic components, Fourier coefficients, signal power.

Contexto histórico

Teorema de Parseval

1747
1758
1777
1799
1812
1822
1827
1736
1750
1763-12-23
1780
1805
1822
1822
1828

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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