傅里叶变换(二):旋转楼梯

下面让我们来深入研究一下。关于"复平面上的那个积分",它算是,也不算。我们积分的函数 f(t)e−iωtf(t)e^{-i\omega t}f(t)e−iωt 具有复数值(因为有 e−iωte^{-i\omega t}e−iωt 项),但我们仍然是在实数时间 ttt 上从 −∞-\infty−∞ 到 ∞\infty∞ 进行积分。

可以这样理解:在每个时刻 ttt,我们将实数信号 f(t)f(t)f(t) 乘以一个复指数 e−iωte^{-i\omega t}e−iωt。这个复指数在复平面上描绘出一个圆,它以频率 ω\omegaω 旋转。

所以我们并非在复平面上进行积分,而是在实数轴上进行积分,但被积函数本身在复空间中呈螺旋状运动。

这里有一个几何直观解释:想象 f(t)f(t)f(t) 是一个随时间变化的波,而 e−iωte^{-i\omega t}e−iωt 是复平面上的一个旋转箭头。我们在每个时刻将它们相乘,然后将所有复值乘积相加。

如果 f(t)f(t)f(t) 以频率 ω\omegaω 振荡,它将与旋转箭头"同步",并且贡献会相长叠加。其他频率则会被打乱并相互抵消。

随着 ttt 的推进,你同时在做两件事:

  1. 沿着 f(t)f(t)f(t) 描绘的曲线移动(这条曲线可以向上、向下,或者随 fff 的变化而变化)

  2. 在复平面上以角速度 ω\omegaω 旋转

所以,如果 f(t)f(t)f(t) 是常数,你实际上是在描绘一条螺旋线,一个半径恒定的螺旋楼梯。如果 f(t)f(t)f(t) 变化,那么随着你向上攀爬,螺旋线的半径也会变化。

积分将这个复杂的 3D 螺旋路径投影到一个复数上。它将所有螺旋运动压缩到一个点上,告诉你"这个信号在频率 ω\omegaω 处的共振程度如何"。

相关推荐
INS_KF6 小时前
【编程笔记】成员函数中两个 const 的区别(const Data &getData() const;)
前端·javascript·笔记
淡海水6 小时前
07-04-并发-ConcurrentBag-T-工作窃取WorkStealing算法
开发语言·算法·c#·bag·concurrent·workstealing
leobertlan6 小时前
好玩系列:训练一个神经网络模型指导小孩玩游戏2-大局观教练
算法
Tisfy7 小时前
LeetCode 3876.构造奇偶一致的数组 II:三种情况分类讨论(其实还是脑筋急转弯)
算法·leetcode·题解·脑筋急转弯
tju新生代魔迷7 小时前
Verilog HDL 学习笔记(十三)| 第13章 编程语言接口(PLI)
笔记·学习
乐迪信息7 小时前
智慧港口船舶AI算法实现在线状态监测
大数据·人工智能·深度学习·算法·计算机视觉
hz567898 小时前
视频会议终端音视频系统搭建方案:高清视频会议终端厂家选型指南
硬件架构·实时音视频·信息与通信·智能硬件
点心的游戏开发世界8 小时前
UnityShaderGraph滚动UV笔记
笔记·uv
瑞码空间9 小时前
git知识点黄金笔记
笔记·git·elasticsearch
木井巳9 小时前
【BFS/DFS 解决 FloodFill 算法】太平洋大西洋水流问题
java·算法·leetcode·深度优先·广度优先·宽度优先·推荐算法