酷炫動圖
傅立葉變換
今天,先放個動圖給大家猜猜今天文章的主題(不要偷看哦。。。)
巴拉拉,變身吧!!!
圖片作者:LucasVB
突然發現自己的小心思被標題給出賣了(小天,你這標題起的真好。。。)
言歸正傳,超模君今天要跟大家分享的確實是工科大神器——傅立葉變換。
說到傅立葉變換,就要先講講傅立葉:
(1768~1830)
傅立葉出生於法國,是一名浪漫的法國數學家,同時也是一名視角獨特的數學家。
而他的獨特是因為:他不像其他科學家那般死抓著純數學研究,而是致力於將數學應用於實際生產。
而這種理念與當時純數學研究為上總有點格格不入,幸運的地是傅立葉遇到拿破崙,一個超級熱愛科學的皇帝(如果他沒有成為將軍,那他將會是下一個牛頓)。此後,1798年傅立葉就隨拿破崙軍隊遠征埃及,受到拿破崙器重,回國後被任命為格倫諾布爾省省長。
回國後的傅立葉,除了處理行政工作,也從未放下學術研究。
1811年,傅立葉向科學院提交二次修改過後的文章《熱的傳播》,該篇文章也為傅立葉獲得了科學院大獎。
傅立葉在論文中推導出著名的熱傳導方程 ,並提出了傅立葉變換的基本思想。
也就因為這個基本思想,直接造福工程界、數學界。
甚至在數學界、工程界有這麼一句傳說:
有一種運算,把微積分變成加減乘除,它叫傅立葉變換。
那傅立葉變化到底怎麼解決問題的呢?
其實,傅立葉變換(的三角函數形式)的基本原理是:多個正餘弦波疊加(紅色)可以用來近似任何一個原始的周期函數(藍色)。
幾個傅立葉分解實例,用波疊加出分段函數。
超模君,你講了這麼多,我還是沒聽懂。。。
既然這樣子,超模君換個說法:
其實,當我們去買菜的時候,各種蔬菜都不一樣,但都能轉換成「n個1斤砝碼+m個1兩砝碼」的組合。
此時,那我們把上圖末尾處藍色的豎線就想像成3個1號波+5個2號波的組合等等。
一下子計算就簡單許多了,使得積分,微分,成了最簡易的計算:加減乘除。在處理上有多方便就不用說了……
因此,傅立葉變換在數學裡面,這本身就是一種解微分方程的方法。
也正因為傅立葉變換有趣的簡化方式,使得傅立葉變換成為工程和物理領域里最重要的數學公式之一。