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गुणांकों के लिए यूलर-फूरियर सूत्र

1822
  • Leonhard Euler
  • Jean-Baptiste Joseph Fourier
Mathematician calculating Fourier coefficients in a vintage study room.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

गुणांकों के लिए फूरियर श्रृंखला of a function [latex]s(x)[/latex] with period [latex]P[/latex] are calculated using integral formulas. The DC component is [latex]a_0 = \frac{2}{P} \int_{P} s(x) , dx[/latex]. The cosine coefficients are [latex]a_n = \frac{2}{P} int_{P} s(x) \cos\left(\frac{2pi n x}{P}\right) , dx[/latex], and the sine coefficients are [latex]b_n = \frac{2}{P} \int_{P} s(x) \sin\left(\frac{2\pi n x}{P}\right) , dx[/latex] for [latex]n ge 1[/latex]. Authors who typeset these formulas can rely on a LaTeX cheat sheet for the integral and summation commands, and on a LaTeX math cheat sheet for fractions and Greek letters.

These formulas, often called the Euler-Fourier formulas, are the mechanism for determining the contribution of each harmonic to the overall periodic function. They are derived by exploiting the orthogonality property of the trigonometric functions. Specifically, the integral of the product of two different sine or cosine functions (or a sine and a cosine) over a full period is zero. For example, [latex]int_{0}^{P} sin(frac{2pi n x}{P}) cos(frac{2pi m x}{P}) , dx = 0[/latex] for all integers [latex]n, m[/latex].

To find a specific coefficient, say [latex]a_k[/latex], one multiplies the entire फूरियर श्रृंखला expansion of [latex]s(x)[/latex] by [latex]cos(frac{2pi k x}{P})[/latex] and then integrates over the period [latex]P[/latex]. Due to orthogonality, all terms in the infinite sum become zero except for the term involving [latex]a_k[/latex]. This isolates [latex]a_k[/latex], allowing it to be solved for. The same process is applied with [latex]sin(frac{2pi k x}{P})[/latex] to find [latex]b_k[/latex]. This analytical method provides the exact amplitudes needed to reconstruct the original function from its sinusoidal components, effectively transforming the function from the time domain to the frequency domain.

UNESCO Nomenclature: 1201
बीजगणित

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • Leonhard Euler’s work on trigonometric series
  • फलनों के लंबवतता सिद्धांत
  • integral calculus developed by न्यूटन और लाइबनिज़
  • Daniel Bernoulli’s solution to the wave equation

आवेदन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • स्वचालित संगीत प्रतिलेखन सॉफ़्टवेयर
  • डिजिटल ऑडियो वर्कस्टेशन के लिए रीयल-टाइम ऑडियो इफ़ेक्ट प्लगइन्स
  • एआई-आधारित छवि पुनर्स्थापन और संवर्धन
  • स्वर संश्लेषण और संशोधन उपकरण (जैसे, ऑटोट्यून)
  • वॉइसप्रिंट का उपयोग करके बायोमेट्रिक पहचान
  • मशीन कंपन का विश्लेषण करने वाली पूर्वानुमानित रखरखाव प्रणालियाँ
  • उन्नत मौसम पूर्वानुमान मॉडल
  • आवृत्ति अपघटन पर आधारित स्पर्श प्रतिक्रिया प्रणाली
  • मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस analyzing eeg signals
  • वायरलेस संचार के लिए कुशल डेटा ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल
संदर्भ के: फूरियर coefficients, Euler-Fourier formulas, orthogonality, integral, harmonic analysis, spectral components, DC component, sine, cosine, frequency domain.

ऐतिहासिक संदर्भ

गुणांकों के लिए यूलर-फूरियर सूत्र

1780
1805
1822
1822
1828
1848
1850
1777
1799
1812
1822
1827
1829
1850
1854

(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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