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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 series de Fourier components. For a function [latex]s(x)[/latex] with period [latex]P[/latex], the theorem states: [latex]\frac{1}{P} \int_P |s(x)|^2 , dx = \sum_{n=-\infty}^{\infty} |c_n|^2[/latex], where [latex]c_n[/latex] are the complex Fourier coefficients.

El teorema de Parseval es un resultado fundamental en el análisis de Fourier que expresa el principio de conservación de la energía en el dominio de la frecuencia. Básicamente establece que el Transformada de Fourier es una transformación unitaria. El lado izquierdo de la ecuación, [latex]frac{1}{P} int_P |s(x)|^2 , dx[/latex], representa la potencia promedio de la señal [latex]s(x)[/latex] durante un período. El lado derecho, [latex]sum_{n=-infty}^{infty} |c_n|^2[/latex], es la suma de las potencias promedio de todos los componentes armónicos individuales de la señal. El teorema garantiza que estas dos cantidades son iguales.

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
  • series de Fourier definition and coefficient formulas
  • concept of orthogonality of functions
  • integral calculus

Aplicaciones

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • spectral density estimation in communications
  • error analysis in digital communication systems (e.g., calculating signal-to-noise ratio)
  • vibration analysis for structural integrity monitoring
  • quantitative analysis in espectroscopia
  • audio level metering and analysis
  • feature extraction for machine learning in signal processing
  • validation of numerical simulations in physics and engineering
  • quantum mechanical probability calculations (born rule)
  • power system analysis for harmonic distortion
  • optimization of signal transmission power
Relacionado con: Teorema de Parseval, conservación de la energía, espectro de potencia, serie de Fourier, transformada unitaria, procesamiento de señales, dominio de la frecuencia, componentes armónicas, coeficientes de Fourier, potencia de la señal.

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)

décimo año aniversario

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