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» 푸리에 급수

푸리에 급수

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

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

에이 푸리에 급수는 임의의 주기 함수 또는 신호를 사인 함수와 코사인 함수와 같은 단순 진동 함수의 합으로 분해합니다. 주기가 P인 함수 s(x)의 경우, 급수는 다음과 같이 주어집니다. s(x) approx frac{a_0}{2} + sum_{n=1}^{infty} left[ a_n cosleft(frac{2pi nx}{P}right) + b_n sinleft(frac{2pi nx}{P}right)right][/latex]. 여기서 a_n과 b_n은 푸리에 계수입니다.

푸리에 급수 개념은 조화 해석의 초석입니다. 이는 광범위한 주기 함수를 사인 함수와 코사인 함수의 무한 합으로 표현하거나 근사할 수 있다는 것을 전제로 합니다. 이 아이디어는 조셉 푸리에가 열전도에 대한 연구에서 공식적으로 도입했습니다. 함수 s(x)는 주기적인 구간 [latex]P[/latex] 동안 주기적이어야 합니다. 항 [latex]frac{a_0}{2}[/latex]는 직류 성분, 즉 한 주기 동안의 함수의 평균값을 나타냅니다. [latex]n[/latex]으로 인덱싱된 각 항은 고조파입니다. [latex]n=1[/latex] 항은 기본 주파수이며, [latex]n[/latex]의 값이 클수록 기본 주파수의 정수배, 즉 배음에 해당합니다.

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
대수학

유형

추상 시스템

분열

혁명가

용법

널리 사용됨

전구체

  • 레온하르트 오일러의 삼각급수 연구
  • solutions to the wave equation by Daniel Bernoulli
  • 장 르롱 드 알랑베르의 진동하는 현에 관한 연구
  • foundations of calculus by Isaac Newton and Gottfried Leibniz

응용 프로그램

  • signal processing (audio, image)
  • solving partial differential equations (heat, wave)
  • 진동 분석
  • 음향학
  • 양자역학

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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Related to: Fourier series, periodic function, harmonic analysis, sine, cosine, Fourier coefficients, signal decomposition, frequency domain, heat equation, Joseph Fourier.

역사적 맥락

푸리에 급수

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

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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