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パーセバルの定理

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

(画像はイメージです)

パーセバルの定理は、信号の全エネルギー(1周期にわたるその二乗の積分)を、その信号の二乗エネルギーの合計と関連付けます。 フーリエ 系列成分。周期 [latex]P[/latex] の関数 [latex]s(x)[/latex] に対して、定理は次のように述べている。 [latex]frac{1}{P} int_P |s(x)|^2 , dx = sum_{n=-infty}^{infty} |c_n|^2[/latex]、ここで [latex]c_n[/latex] は複素フーリエ係数である。

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.

これは、信号をフーリエ成分に分解してもエネルギーが生成または消滅するのではなく、単に異なる周波数間でエネルギーが再分配されることを意味します。係数[latex]a_n[/latex]と[latex]b_n[/latex]を持つ実数値フーリエ級数の文脈では、この定理は[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]の形をとります。この定理は、信号の周波数スペクトルから直接信号の電力またはエネルギーを計算するために工学や物理学で非常に役立ちます。これは、時間領域で積分するよりも簡単な場合が多いです。

UNESCO Nomenclature: 1201
代数

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • マルク=アントワーヌ・パルセヴァルの一般シリーズのためのオリジナルのアイデンティティ
  • フーリエ級数の定義と係数式
  • 関数の直交性の概念
  • 積分計算

アプリケーション

  • signal processing (power spectrum analysis)
  • 物理学(量子力学)
  • 電気工学
  • 電気通信

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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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.

歴史的背景

パーセバルの定理

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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