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गिब्स घटना

1899
  • Henry Wilbraham
  • J. Willard Gibbs
सिग्नल प्रोसेसिंग प्रयोगशाला असंतुलन बिंदुओं पर फूरियर श्रृंखला के व्यवहार का विश्लेषण कर रही है।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

The Gibbs phenomenon describes the behavior of a फूरियर series at a jump discontinuity. The partial sums of the series exhibit an overshoot near the jump, which does not disappear as more terms are added. This overshoot converges to a constant value of about 9% of the jump height, regardless of the number of terms in the series.

When a function with a jump discontinuity, like a square wave, is approximated by its Fourier series, the approximation is not perfect at the discontinuity. As more terms are added to the series (i.e., as the approximation includes higher frequencies), the approximation gets better everywhere except in the immediate vicinity of the jump. Near the jump, the partial sum overshoots the function’s value. The width of this overshoot region shrinks as more terms are added, but the height of the overshoot remains constant.

This overshoot is not a sign of non-convergence. The series does converge pointwise, and at the discontinuity itself, it converges to the midpoint of the jump as predicted by Dirichlet’s theorem. However, the convergence is not uniform. The maximum overshoot, related to the Wilbraham-Gibbs constant, is approximately [latex]frac{1}{pi} int_0^pi frac{sin t}{t} dt – frac{1}{2} approx 0.08949…[/latex] times the jump size. This phenomenon is a fundamental property of series approximations of discontinuous functions and is important in signal and image processing, where it can manifest as ‘ringing’ artifacts near sharp edges.

UNESCO Nomenclature: 1201
बीजगणित

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • असंतत फलनों का फूरियर श्रृंखला निरूपण
  • Dirichlet’s convergence theorem
  • आंशिक योग और श्रृंखला अभिसरण की अवधारणा
  • study of the Sinc function [latex]\frac{\sin(x)}{x}[/latex]

आवेदन

  • सिग्नल प्रोसेसिंग (फ़िल्टर डिज़ाइन)
  • छवि प्रसंस्करण (कलाकृति विश्लेषण)
  • संख्यात्मक विश्लेषण
  • एमआरआई (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग)

पेटेंट:

NA

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Related to: Gibbs phenomenon, Fourier series, jump discontinuity, overshoot, ringing artifact, signal processing, convergence, partial sums, Wilbraham-Gibbs constant, uniform convergence.

ऐतिहासिक संदर्भ

गिब्स घटना

1854
1854
1895
1899
1900
1911
1922
1850
1854
1884
1896
1900
1903
1914
1924

(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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