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离散傅里叶变换
连续傅立叶变换
不知道推导对不对,硬是凑合着和维基上的公式对应上了,似乎最后一步有问题?
$N$点序列\({\left\{ {x[n]} \right\}_{0 \le n < N}}\)的离散傅立叶变换(DFT)为:
$$\hat x[k] = \sum\limits_{n = 0}^{N - 1} {{e^{ - i\frac{{2\pi }}{N}nk}}x[n]}$$
其中,$0 \le n < N$,$0 \le k < N$,$\hat x[k]$与$x[n]$的周期都为$N$
现在将其连续化,设函数$f(t)$的周期为$T$,且其连续傅立叶变换$F(w)$存在
其中,$t \in [0,T],w \in [0,2\pi ]$
令\(N \to +\infty\),将$t$所在区间划分成$N$个微元$dt = \frac{T}{N}$,则:
\begin{eqnarray*}
&&n = \frac{t}{{dt}} = \frac{{Nt}}{T} \Leftrightarrow t = \frac{{nT}}{N} \\
&&w = \frac{k}{N} \cdot 2\pi \Leftrightarrow k = \frac{{wN}}{{2\pi }} \\
&&x[n] = f(t) = f(\frac{{nT}}{N}) \\
&&\hat x[k] = F(w) = F(\frac{{2\pi k}}{N})
\end{eqnarray*}
得:
\begin{eqnarray*}
&&F(w) = \hat x[k] = \sum\limits_{n = 0}^{N - 1} {{e^{ - i\frac{{2\pi }}{N}nk}}x[n]} \quad (N \to + \infty ) \\
&&= \sum\limits_{t = 0}^T {_{step \frac{T}{N}}{e^{ - i\frac{{2\pi }}{N}\frac{{Nt}}{T}\frac{{wN}}{{2\pi }}}}f(t)} \\
&&= \sum\limits_{t = 0}^T {_{step \frac{T}{N}}{e^{ - i\frac{{wtN}}{T}}}f(t)} \\
&&= \frac{N}{T} \cdot \int_0^T {{e^{ - i\frac{{wtN}}{T}}}f(t)dt} \\
&&= \frac{N}{T} \cdot \int_{ - T/2}^{T/2} {{e^{ - i\frac{{wtN}}{T}}}f(t)dt}
\end{eqnarray*}
令\(T \to N \to +\infty\),即得连续傅立叶变换:
$$F(w){\rm{ = }}\int_{ - \infty }^{{\rm{ + }}\infty } {{e^{ - iwt}}f(t)dt}$$ |
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