我们的提纲如下:
1. 为什么我们要分解一个函数
2. 傅里叶级数就是三角级数
2.1 傅里叶级数就是把周期函数展开成基频和倍频分量
2.2 每个分量的大小我们用投影的方法来求。
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你是大学生吗?你学理工科吗?你还不知道傅里叶级数吗?你以为傅里叶和泰勒有什么亲戚关系吗?你一定听说过傅里叶展开和泰勒展开吧?展开的结果就是傅里叶级数和泰勒级数。他们是对一个函数的不同的【展开】方法。
 
【相信我,傅里叶分解其实巨简单!】
 
#【但是最开始的问题一定是:我们为什么要展开一个函数
 
一个函数:
 
y=1
 
他的泰勒展开是神马?还是y=1。
 
那么y=x的展开呢?
 
是y=x。
 
我们知道,泰勒展开是把函数分解成1, x, x^2, x^3, …等等幂级数的【和】。
 
就是【把一个函数变成几个函数的和】啊这个展开的式子就是泰勒级数啊
 
对函数的展开和5 = 2+3 一样一样一样的啊要多简单有多简单有木有啊
 
但是你要注意啊:
【展开的很多时候是有无限项不能穷尽的呀!】
你还记得sinx 的泰勒展开是什么吗?  sinx = 0+ x – 1/3!x^3 + 1/5!x^5 -…
(如果系数错了可千万不要吐槽啊啊啊,lz是学渣记系数记不住啊)
 
【那么现在提问:】你知道为什么要展开成幂级数的和吗?请看这里:
 
因为我们把y展开成泰勒级数 y = 1+x+x^2+x^3+x^4+…的时候我们可以无限细分得到函数在每个点的【【变化】】呀呀呀!
这和你把3234.352拆成3000+200+30+4+0.3+0.05+0.002一样一样一样的啊
所谓对函数的无限细分,就是不断求导,得到123456789阶变化率,从而得到这个函数到底在各个点【精细】【变化】的有多剧烈啊!还记得神马叫变化吗?位移的变化是速度,速度的变化是加速度,加速度的变化是加加速度的。一句话,【变化就是导数啊】
【泰勒级数的每一阶的系数(主值)就是各阶导数啊!!】
所以泰勒级数就是在描述一个函数的各个点的变化啊啊啊
 余弦函数的傅里叶变换公式
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喂不要再跑题啦啦!!我们是要说傅里叶级数的好不好
 
你不认识傅里叶?没有任何关系,但是你见过三角形吗?知道三角函数吗?
傅里叶级数又叫三角级数啊。一句话就是【把一个函数y拆成三角函数的和】啊啊!!
 
神马,你还记得神马是三角函数吗?sinx,cosx等等。
那马展开成三角级数,简单!
y = sinx + sinx^2 + sinx^3…  是这样吗
【楼主,这样真的没有问题吗】
【原谅楼主吧,上面的式子是错的】
 
当当当当!!下面才是傅里叶级数:::
 
y= 1 + sinx +cosx +sin2x + cos2x + …..
【这才是傅里叶级数】
 
喂喂喂,这都是神马呀?【凭神马能拆成三角函数的和呀呀】【为什么要是sinx、sin2x…呀呀呀】
 
亲,你知道的!只有【周期】函数才有傅里叶级数嗷嗷!!也就是说只有周期函数可以拆成三角函数的和呀呀!!
【神莫】你要问非周期函数肿么办?那你就要去了解【傅里叶变换】了。我变我变我变变变。任何一个比较正常(没有间断点的函数),基本上都可以进行傅里叶变换呀呀呀!!(_这句话的严谨性我才不保证【严谨】性)
 
好好好。我们就来解释一下傅里叶级数的形式:
 
我们来说一下【为什么要把周期函数拆成三角函数的和】这也是和【为什么要把一个函数拆成幂级数的和】一样本质的问题。
 
好,周期函数总有周期吧。
比如说,你在学唱歌,喊了一秒,歇一秒,再喊一秒,歇一秒。。。。你就一直从历史喊到了未来,永不停歇。这样你的发声便是一个周期为2秒的方波。(假设你的气息平稳,喊的声音大小是不变的,噢这真是难为你了。)
 
就像这样:(只看上半部分!!)
 
画图的这玩意儿叫MATLAB。好NB的赶脚。
 
你以为你的声音就仅仅是周期为2秒的方波这么简单吗?大错特错!
 
告诉你!你的声音是很多个不同频率的正弦波组成的(虽然你也可以认为方波而不是正弦波是组成世界的基础【哈哈这样的想法是对的!持有那样想法的人搞出来了沃尔什变换!就是用一系列周期为1/2^n的函数来模拟原来的函数。】)
 
那你知道你想知道为什么分解成三角函数的和(正弦波)那么重要吗??
 
那是因为,我们知道,对于一个周期函数来说,和周期对应的叫频率。频率表示了周期性变化的快慢(比如说振动的快慢)。我们知道弹簧是有振动频率的、电磁波是有振荡频率的,光也是有频率的。
那么【频率就是这些物质的本质属性。】
 
(表忘了楼主成经是KB的垫纸男。。。)在电子学里,我们知道电容是隔直通交的。但是怎么一个“隔直通交”法呢?其实这就是电容对不同频率的电学量(比如电压和电流)的频率特性不同的体现。对于频率为0的电压,不论有多少电压,它的电流都为0,对于频率为为w(跟我一起念:【欧米茄】)的电压,会产生与w和电压U成正比的电流。所以说我们要把一个函数分成不同频率的分量。
 
【喂喂喂先等等,分解成不同频率没问题,那凭什么是正弦/余弦的频率呀】
 
【废话】因为正弦/余弦函数是【二阶偏微分方程】(就是含有电容等元件的电路方程)的【本!征!解!】。
【多说一下。。】这个世界上只有两种东(函)西(数)能够满足给自己求二阶导还是这种
函数自己本身(仅相差常数系数和正负号),一种就是e^x,另一种就是sinx、cosx。(后人又在复数域里统一了他们成为e^z = e^x * e^yi))别问我为什么。。。要问就问【e是什么】和【什么是欧几里得空间/为什么勾股定理成立】
 
所以呢,对于一个一般的物理量(电学量)来说,它可能不是正弦函数/余弦函数。但他们都是可以拆成不同频率的三角函数的组合的。【最为最为重要的是】,对于某种单频的三角函数,电路系统(或者多数其他物理系统),对【某种频率】的三角函数的输入的【【【响应】】】还是【同频率】的三角函数,只可能是相(前)位(后)或者幅(大)度(小)发生变化。【骚年!你终于知道神马叫上面说的【二阶偏微分方程的【本!征!解!】了吧!!只有e^x 和coswx, sinwx 响应才会是形式不变的呀呀!!】

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