傅里叶理论讲座(如何让8岁表妹快速了解傅立叶变换)
傅里叶理论讲座(如何让8岁表妹快速了解傅立叶变换)(1768~1830)说到傅立叶变换,就要先讲讲傅立叶:图片作者:LucasVB突然发现自己的小心思被标题给出卖了(小天,你这标题起的真好。。。)言归正传,超模君今天要跟大家分享的确实是工科大神器——傅立叶变换。
傅立叶变换
酷炫动图
今天,先放个动图给大家猜猜今天文章的主题(不要偷看哦。。。)
巴拉拉,变身吧!!!
图片作者:LucasVB
突然发现自己的小心思被标题给出卖了(小天,你这标题起的真好。。。)
言归正传,超模君今天要跟大家分享的确实是工科大神器——傅立叶变换。
说到傅立叶变换,就要先讲讲傅立叶:
(1768~1830)
傅立叶出生于法国,是一名浪漫的法国数学家,同时也是一名视角独特的数学家。
而他的独特是因为:他不像其他科学家那般死抓着纯数学研究,而是致力于将数学应用于实际生产。
而这种理念与当时纯数学研究为上总有点格格不入,幸运的地是傅立叶遇到拿破仑,一个超级热爱科学的皇帝(如果他没有成为将军,那他将会是下一个牛顿)。此后,1798年傅立叶就随拿破仑军队远征埃及,受到拿破仑器重,回国后被任命为格伦诺布尔省省长。
回国后的傅立叶,除了处理行政工作,也从未放下学术研究。
1811年,傅立叶向科学院提交二次修改过后的文章《热的传播》,该篇文章也为傅立叶获得了科学院大奖。
傅立叶在论文中推导出著名的热传导方程 ,并提出了傅立叶变换的基本思想。
也就因为这个基本思想,直接造福工程界、数学界。
甚至在数学界、工程界有这么一句传说:
有一种运算,把微积分变成加减乘除
它叫傅立叶变换。
那傅立叶变化到底怎么解决问题的呢?
其实,傅立叶变换(的三角函数形式)的基本原理是:多个正余弦波叠加(蓝色)可以用来近似任何一个原始的周期函数(红色)。
几个傅立叶分解实例,用波叠加出分段函数。
图片作者:LucasVB
超模君,你讲了这么多,我还是没听懂。。。
既然这样子,超模君换个说法:
其实,当我们去买菜的时候,各种蔬菜都不一样,但都能转换成“n个1斤砝码 m个1两砝码”的组合。
此时,那我们把上图末尾处蓝色的竖线就想象成3个1号波 5个2号波的组合等等。
一下子计算就简单许多了,使得积分,微分,成了最简易的计算:加减乘除。在处理上有多方便就不用说了……
因此,傅立叶变换在数学里面,这本身就是一种解微分方程的方法。
也正因为傅立叶变换有趣的简化方式,使得傅立叶变换成为工程和物理领域里最重要的数学公式之一。
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