Анализ Фурье

СОДЕРЖАНИЕ: Жозеф Фурье очень хотел описать в математических терминах, как тепло проходит сквозь твердые предметы. Возможно, его интерес к теплу вспыхнул, когда он находился в Северной Африке.

Любая волна сложной формы может быть представлена как сумма простых волн

Жозеф Фурье очень хотел описать в математических терминах, как тепло проходит сквозь твердые предметы. Возможно, его интерес к теплу вспыхнул, когда он находился в Северной Африке: Фурье сопровождал Наполеона во французской экспедиции в Египет и прожил там некоторое время. Чтобы достичь своей цели, Фурье должен был разработать новые математические методы. Результаты его исследований были опубликованы в 1822 году в работе «Аналитическая теория тепла» (Theorie analytique de la chaleur), где он рассказал, как анализировать сложные физические проблемы путем разложения их на ряд более простых.

Метод анализа был основан на так называемых рядах Фурье. В соответствии с принципом интерференции ряд начинается с разложения сложной формы на простые — например, изменение земной поверхности объясняется землетрясением, изменения орбиты кометы — влиянием притяжения нескольких планет, изменение потока тепла — его прохождением сквозь препятствие неправильной формы из теплоизолирующего материала. Фурье показал, что сложная форма волны может быть представлена как сумма простых волн. Как правило, уравнения, описывающие классические системы, легко решаются для каждой из этих простых волн. Далее Фурье показал, как эти простые решения можно суммировать, чтобы получить решение всей сложной задачи в целом. (Говоря языком математики, ряд Фурье — это метод представления функции суммой гармоник — синусоид и косинусоид, поэтому анализ Фурье был известен также под названием «гармонический анализ».)

До появления компьютеров в середине ХХ столетия методы Фурье и им подобные были лучшим оружием в научном арсенале при наступлениях на сложности природы. Со времени появления комплексных методов Фурье ученые смогли использовать их для решения уже не только простых задач, которые можно решить прямым применением законов движеия Ньютона и других фундаментальных уравнений. Многие великие достижения ньютоновской науки в XIX веке фактически были бы невозможны без использования методов, впервые предложенных Фурье. В дальнейшем эти методы применялись в решении задач в различных областях — от астрономии до машиностроения.

***

Жан-БатистЖозефФУРЬЕ

Jean-Baptiste Joseph Fourier, 1768–1830

Французский математик. Родился в Осере; в возрасте девяти лет остался сиротой. Уже в юном возрасте проявил способности к математике. Фурье получил образование в церковной школе и военном училище, затем работал преподавателем математики. На протяжении всей жизни активно занимался политикой; был арестован в 1794 году за защиту жертв террора. После смерти Робеспьера был выпущен из тюрьмы; принимал участие в создании знаменитой Политехнической школы (Ecole Polytechnique) в Париже; его положение послужило ему плацдармом для продвижения при режиме Наполеона. Сопровождал Наполеона в Египет, был назначен губернатором Нижнего Египта. По возвращении во Францию в 1801 году был назначен губернатором одной из провинций. В 1822 году стал постоянным секретарем Французской академии наук — влиятельная должность в научном мире Франции.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Видео

Математика - быстрое преобразование Фурье и вейвлет-преобразование. Часть 1.  [ВИДЕО]

Преобразование Фурье  [ВИДЕО]

Быстрое преобразование Фурье (БПФ/FFT) в осциллографе: миф или реальность?  [ВИДЕО]
Лекция 53. Разложение периодической функции в ряд Фурье  [ВИДЕО]
Что такое ряды Фурье и с чем их едят - bezbotvy  [ВИДЕО]
Проблема анализаторов и Фурье (без математики и свистоперделки)  [ВИДЕО]
Урок 5. Преобразование Фурье. Комплексная амплитуда. Оконная функция. Вейвлеты. ERSP.  [ВИДЕО]
Спектр и спектральная плотность  [ВИДЕО]
ЗАЧЕМ в жизни нужно преобразование Фурье? В Первом Приближении. Чуть-Чуть о Науке #Наука  [ВИДЕО]
Обработка сигналов  [ВИДЕО]
7.1 Ряды Фурье  [ВИДЕО]
Лекция 8: Дискретное преобразование Фурье  [ВИДЕО]

Copyright © MirZnanii.com 2015-2017. All rigths reserved.