Transformasi Fourier

Transformasi Fourier
Transformasi Fourier Deret Fourier Transformasi Fourier waktu-diskret Transformasi Fourier diskret Transformasi Fourier diskret atas suatu gelanggang Transformasi Fourier pada grup hingga Analisis Fourier Daftar transformasi yang berkaitan

Transformasi Fourier, dinamakan atas Joseph Fourier, adalah sebuah transformasi integral yang menyatakan-kembali sebuah fungsi dalam fungsi basis sinusoidal, yaitu sebuah fungsi sinusoidal penjumlahan atau integral dikalikan oleh beberapa koefisien ("amplitudo"). Ada banyak variasi yang berhubungan-dekat dari transformasi ini tergantung jenis fungsi yang ditransformasikan.

Lihat juga: Daftar transformasi yang berhubungan dengan Fourier.

Definisi

Transformasi Fourier dari suatu fungsi f secara tradisional dilambangkan f ^ {\displaystyle {\hat {f}}} , dengan menambahkan sirkumfleks ke simbol fungsi. Ada beberapa konvensi umum untuk mendefinisikan transformasi Fourier dari sebuah fungsi integrable f : R → C {\displaystyle f:\mathbb {R} \to \mathbb {C} } .^[1][2] One of them is

f ^ ( ξ ) = ∫ − ∞ ∞ f ( x )   e − 2 π i x ξ d x , {\displaystyle {\hat {f}}(\xi )=\int _{-\infty }^{\infty }f(x)\ e^{-2\pi ix\xi }\,dx,} (Persamaan.1)

untuk semua bilangan riil ξ.

Alasan tanda negatif dalam eksponen adalah persamaan dalam teknik elektro menjadi , yaitu by f ( x ) = e 2 π i ξ 0 x {\displaystyle f(x)=e^{2\pi i\xi _{0}x}} sinyal dengan fase dan frekuensi awal nol ξ 0 . {\displaystyle \xi _{0}.} ^{[3][remark 1]} Konvensi tanda negatif menyebabkan produk e 2 π i ξ 0 x e − 2 π i ξ x {\displaystyle e^{2\pi i\xi _{0}x}e^{-2\pi i\xi x}} to be 1 (frekuensi nol) kapan ξ = ξ 0 , {\displaystyle \xi =\xi _{0},} menyebabkan integral menyimpang. Hasilnya adalah Fungsi delta Dirac di ξ = ξ 0 {\displaystyle \xi =\xi _{0}} , yang merupakan satu-satunya komponen frekuensi dari sinyal sinusoidal e 2 π i ξ 0 x . {\displaystyle e^{2\pi i\xi _{0}x}.}

Ketika variabel independen x mewakili waktu, variabel transformasi ξ mewakili frekuensi (contohnya, jika waktu diukur dalam detik, maka frekuensi dalam hertz). Dalam kondisi yang sesuai, f ditentukan oleh f ^ {\displaystyle {\hat {f}}} melalui transformasi terbalik:

f ( x ) = ∫ − ∞ ∞ f ^ ( ξ )   e 2 π i x ξ d ξ , {\displaystyle f(x)=\int _{-\infty }^{\infty }{\hat {f}}(\xi )\ e^{2\pi ix\xi }\,d\xi ,} (Persamaan.2)

untuk bilangan riil untuk fungsi x.

Pernyataan dari mana f dapat menentukan f ^ {\displaystyle {\hat {f}}} dikenal sebagai Teorema inversi Fourier, dan pertama kali diperkenalkan di Fourier Analytical Theory of Heat,^[4][5] meskipun apa yang akan dianggap sebagai bukti menurut standar modern tidak diberikan sampai lama kemudian.^[6][7] Fungsi f dan f ^ {\displaystyle {\hat {f}}} sering disebut sebagai pasangan integral Fourier atau pasangan transformasi Fourier.^[8]

Untuk konvensi dan notasi umum lainnya, termasuk menggunakan frekuensi sudut ω alih-alih frekuensi ξ, lihat Konvensi lain dan Notasi lainnya di bawah. The Transformasi Fourier pada ruang Euklides diperlakukan secara terpisah, di mana variabel x sering mewakili posisi dan momentum ξ. Konvensi yang dipilih dalam artikel ini adalah yang analisis harmonik, dan dicirikan sebagai konvensi unik sehingga transformasi Fourier keduanya pada L² dan homomorfisme aljabar dari L¹ untuk L^∞, tanpa menormalkan kembali ukuran Lebesgue.^[9]

Banyak karakterisasi lain dari transformasi Fourier ada. Misalnya, seseorang menggunakan Teorema Stone–von Neumann: Transformasi Fourier adalah kesatuan unik intertwiner untuk representasi simplektis dan Euklides Schrödinger dari kelompok Heisenberg.

Pengertian

Ada beberapa pengertian mengenai definisi transformasi Fourier ƒ̂ dari sebuah fungsi integrasi ƒ: R → C.^[10] Secara umum, definisi transformasi Fourier adalah:

f ^ ( ξ ) = ∫ − ∞ ∞ f ( x )   e − 2 π i x ξ d x {\displaystyle {\hat {f}}(\xi )=\int _{-\infty }^{\infty }f(x)\ e^{-2\pi ix\xi }\,dx} ,   untuk setiap bilangan riil ξ.

Sejarah

Pada tahun 1822, Joseph Fourier menunjukkan bahwa beberapa fungsi dapat ditulis sebagai jumlah harmonisa yang tak terbatas.^[11]

Catatan kaki

Referensi

• Smith, Steven W. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, 2nd edition. San Diego: California Technical Publishing, 1999. ISBN 0-9660176-3-3. (also available online: )
• A. D. Polyanin and A. V. Manzhirov, Handbook of Integral Equations, CRC Press, Boca Raton, 1998. ISBN 0-8493-2876-4

Lihat pula

• Transformasi Nomor Teoritik
• Transformasi Laplace
• Transformasi Laplace dua sisi
• Transformasi Mellin
• Fungsi Orthogonal
• Wavelet
• Chirplet
• Fungsi karakteristik (teori kemungkinan)
• Bispectrum
• Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red

Pranala luar

• Online Computation Diarsipkan 2005-11-10 di Wayback Machine. of the transform or inverse transform, wims.unice.fr
• Tables of Integral Transforms at EqWorld: The World of Mathematical Equations.

1. ↑ Fungsi dari f ( x ) = cos ⁡ ( 2 π ξ 0 x ) ≡ cos ⁡ ( − 2 π ξ 0 x ) {\displaystyle f(x)=\cos(2\pi \xi _{0}x)\equiv \cos(-2\pi \xi _{0}x)} juga merupakan sinyal dengan frekuensi ξ 0 {\displaystyle \xi _{0}} , tetapi integral jelas menghasilkan tanggapan yang identik pada keduanya ξ 0 {\displaystyle \xi _{0}} dan − ξ 0 {\displaystyle -\xi _{0}} , yang juga konsisten dengan rumus Euler: cos ⁡ ( 2 π ξ 0 x ) ≡ 1 2 e i 2 π ξ 0 x + 1 2 e − i 2 π ξ 0 x . {\displaystyle \cos(2\pi \xi _{0}x)\equiv {\tfrac {1}{2}}e^{i2\pi \xi _{0}x}+{\tfrac {1}{2}}e^{-i2\pi \xi _{0}x}.}