傅里葉發(fā)明的傅里葉變換與傅里葉級數(shù)是什么?
關(guān)于傅里葉簡介,傅里葉出生于法國的歐塞爾,可以說一生都是為科學(xué)而做著努力的,傅里葉出生在一個裁縫的家庭,但是不幸的是,在他9年的那年,父母就已經(jīng)去世,而他也成為一名孤兒,所幸后來傅里葉被一個當?shù)氐闹鹘趟震B(yǎng),并且對方還培養(yǎng)傅里葉長大成人,送他去了當時的軍校,并且在1795年的時候,傅里葉憑著自己的優(yōu)異成績,成功擔任起巴黎綜合工科大學(xué)的助教。但是后來,戰(zhàn)爭到來了,1798年的時候,傅里葉不得不跟隨拿破侖軍隊,前往埃及,所幸的是,他在部隊的時候也很受拿破侖的器重,以至于回國后的1801年,傅里葉被任命為一名地方長官。
其實早在此前開始,傅里葉本人就已經(jīng)表現(xiàn)出了對于科學(xué)和物理方面的興趣。1807年,他寫出了關(guān)于熱傳導(dǎo)的一篇論文,期望得到巴黎科學(xué)院的重視,但是卻被拒絕了,可是他沒有放棄,先后進行了修改,后來竟然獲得了科學(xué)院的大獎,雖然后來一直沒有發(fā)表。后來,關(guān)于函數(shù)的研究,更使他成為受關(guān)注的對象。1817年,傅里葉被成功擔任起巴黎科學(xué)院的院士。后來,傅里葉的科學(xué)研究真正開始了,成果也是非常多的,包括以他自己的名字命名的傅里葉變換和傅里葉級數(shù),這一切的一切,都與他本人的科學(xué)態(tài)度是分不開的。也正因為如此,1822年,傅里葉成為巴黎科學(xué)院的終身秘書。
說起偉大的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家傅里葉,不得不說到他的傅里葉變換,直到現(xiàn)在,這一方法都是影響非常大的,那么,到底該怎么正確認識這一理論方法呢?首先,需要清楚的是,傅立葉變換其實是一種可以用來研究信號的方法,也就是說,利用它可以來分析信號的組成成分,當然也可用把這些成分合起來形成信號。而且,其實作為信號的成分的波形是有很多的,甚至是五花八門的,而傅里葉變化則是用正弦波來作為其成分的。說起這一理論方法來,首先它是可以將只要是滿足了一定條件的一個函數(shù),用三角函數(shù)的形式來進行表示,而且,在不同的研究領(lǐng)域里,這一理論方法也有著不同的形式,可以說是非常實用的。
那么,到底傅里葉發(fā)明的這一變換是采用的什么樣的方法的呢?其實它采用的是兩種方法,一種是實數(shù)的,是很容易理解的,復(fù)數(shù)的話,想對來說比較復(fù)雜,涉及到很多比較專業(yè)的知識,但是其實如果了解了實數(shù)的離散的話,就不那么難理解了,時至今日,這一理論方法仍然發(fā)揮著非常重要的作用。從這一理論方法中,還衍生出了傅里葉家族,其成員函數(shù)可以是在一定情況下呈現(xiàn)出一定的規(guī)律的,當然有的時候也呈現(xiàn)非周期性的規(guī)律,但是不管怎么說,這一理論方法對于數(shù)字信號處理等領(lǐng)域都有著極為重要的意義。
說起偉大的法國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家傅里葉,人們很容易會想到他的有名的傅里葉級數(shù)。確實如此,時至今日,在相關(guān)的研究領(lǐng)域,這一理論都是值得去探討的。當年,傅里葉經(jīng)常長時間的研究后,他發(fā)現(xiàn)了基本上所有的函數(shù)都可以用無窮極的一種形式來表示出來,后來他還更加證實了自己的這一方面,而后人把他的這一發(fā)現(xiàn)作為他的一項重要的研究成果。那么,到底什么才是傅里葉級數(shù)呢?即所有的函數(shù)都能夠用正弦函數(shù)和余弦函數(shù),以及他們所形成的無窮級數(shù)來進行表示,也即現(xiàn)在所說的特殊的三角函數(shù),而根據(jù)后來的研究,加以運用著名的歐拉公式,發(fā)現(xiàn)可以將傅里葉的這一級數(shù)發(fā)現(xiàn)稱為一種指數(shù)級數(shù)。
那么,傅里葉的這一重要發(fā)現(xiàn)到底有什么特點呢?其中一個是它的收斂性,也就是說,在符合狄利赫里條件的情況下的周期函數(shù),如果把它們表示成為傅里葉級數(shù)的話,它們都是收斂的。另外一個特點叫做正交性,也就是說,兩個不一樣的向量,它們的內(nèi)積為0,也就是它們之間完全沒有關(guān)系的話,成為正交性。如今,傅里葉的關(guān)于級數(shù)的發(fā)現(xiàn),在很多領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用,尤其是在信號處理領(lǐng)域,處理各種信號的干擾的時候,起著越來越大的作用。正也是科學(xué)家為科學(xué)史所作出的重要的貢獻,影響著越來越多的人。