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फूरियर श्रृंखला

1822
  • Jean-Baptiste Joseph Fourier
Antique study with Fourier series equations, quill, and compass in a vintage setting.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

A फूरियर series decomposes any periodic function or signal into a sum of simple oscillating functions, namely sines and cosines. For a function [latex]s(x)[/latex] with period [latex]P[/latex], the series is given by [latex]s(x) \approx \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left[ a_n \cos\left(\frac{2\pi n x}{P}\right) + b_n \sin\left(\frac{2\pi n x}{P}\right)\right][/latex]. The terms [latex]a_n[/latex] and [latex]b_n[/latex] are the Fourier coefficients.

The concept of a फूरियर series is a cornerstone of harmonic analysis. It posits that a wide class of periodic functions can be represented or approximated by an infinite sum of sine and cosine functions. This idea was formally introduced by Joseph Fourier in his work on heat conduction. The function [latex]s(x)[/latex] must be periodic over an interval of length [latex]P[/latex]. The term [latex]frac{a_0}{2}[/latex] represents the DC component, or the average value of the function over one period. Each subsequent term in the summation, indexed by [latex]n[/latex], is a harmonic. The [latex]n=1[/latex] term is the fundamental frequency, and higher values of [latex]n[/latex] correspond to its integer multiples, or overtones.

The coefficients [latex]a_n[/latex] and [latex]b_n[/latex] determine the amplitude of each cosine and sine wave, respectively. They are calculated by integrating the product of the original function [latex]s(x)[/latex] with the corresponding basis function (cosine or sine) over one period. This process leverages the orthogonality of the sine and cosine functions over the interval [latex][0, P][/latex]. The convergence of the series to the original function is not guaranteed for all functions but holds under certain conditions, such as the Dirichlet conditions. This decomposition is powerful because it transforms a problem in the time or spatial domain into the frequency domain, where analysis can often be simplified.

UNESCO Nomenclature: 1201
बीजगणित

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • लियोनहार्ड यूलर द्वारा त्रिकोणमितीय श्रृंखला पर किया गया कार्य
  • solutions to the wave equation by Daniel Bernoulli
  • work on vibrating strings by Jean Le Rond d’Alembert
  • foundations of calculus by Isaac न्यूटन and Gottfried Leibniz

आवेदन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • real-time spectral analysis for मेडिकल इमेजिंग (mri)
  • उपभोक्ता ऑडियो उपकरणों में अनुकूली शोर रद्दीकरण
  • हाई-डेफिनिशन वीडियो स्ट्रीमिंग के लिए संपीड़न एल्गोरिदम
  • आवृत्ति घटकों का उपयोग करके शेयर बाजार के उतार-चढ़ाव का पूर्वानुमानित मॉडलिंग
  • कंपन विश्लेषण का उपयोग करके पुलों की गैर-आक्रामक संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी
  • हार्मोनिक अपघटन पर आधारित एआई-संचालित संगीत रचना
  • सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग एल्गोरिदम
  • advanced data एन्क्रिप्शन using frequency-domain transformations
  • भूकंपीय तरंग अपघटन का उपयोग करके भूभौतिकीय अन्वेषण
  • श्रवण यंत्रों के लिए वैयक्तिकृत ऑडियो इक्वलाइज़ेशन प्रोफाइल
Related to: Fourier series, periodic function, harmonic analysis, sine, cosine, Fourier coefficients, signal decomposition, frequency domain, ऊष्मा समीकरण, Joseph Fourier.

ऐतिहासिक संदर्भ

फूरियर श्रृंखला

1777
1799
1812
1822
1827
1829
1850
1763-12-23
1780
1805
1822
1822
1828
1848
1850

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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