复变函数与积分变换 第8.1 傅立叶变换的概念
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第一章 复数与复变函数本章知识点和基本要求掌握复数的概念和它的各种表示方法及运算; 熟悉复平面、模与辐角的概念;熟练掌握乘积与商的模、隶莫弗公式、方根运算公式; 了解区域的概念;理解复变函数的概念; 理解复变函数的极限和连续的概念。
一、填空题1、若等式))(()75(i y i x i i -+=-成立,则=x ______, =y _______.2、设(12)(35)13i x i y i ++-=-,则x = ,y =3、若1231izi i,则z4、若(3)(25)2i i zi,则Re z5、若421iz i i+=-+,则z = 6、设(2)(2)z i i =+-+,则arg z =7复数1z i =-的三角表示式为 ,指数表示式为 .8、复数i z 212--=的三角表示式为 _________________,指数表示式为_________________. 9、设i z 21=,i z -=12,则)(21z z Arg = _ _____。
10、设4i e 2z π=,则Rez=____________. Im()z = 。
z11、。
方程0273=+z 的根为_________________________________。
12、一曲线的复数方程是2z i -=,则此曲线的直角坐标方程为 . 13、方程3)Im(=-z i 表示的曲线是__________________________.14、复变函数12+-=z z w 的实部=),(y x u _________,虚部=),(y x v _________。
15、不等式114z z -++<所表示的区域是曲线 的内部.16二、判断题(正确打√,错误打⨯)1、复数7613i i +>+. ( )2、若z 为纯虚数,则z z ≠. ( )3、若 a 为实常数,则a a = ( )4、复数0的辐角为0.5、()f z u iv =+在000iy x z +=点连续的充分必要条件是(,),(,)u x y v x y 在00(,)x y 点连续。
复变函数复习重点(一)复数的概念1.复数的概念:z x iy =+,,x y 是实数,()()Re ,Im x z y z ==.21i =-.注:一般两个复数不比较大小,但其模(为实数)有大小. 2.复数的表示1)模:22zx y =+;2)幅角:在0z ≠时,矢量与x 轴正向的夹角,记为()Arg z (多值函数);主值()arg z 是位于(,]ππ-中的幅角。
3)()arg z 与arctan y x之间的关系如下:当0,x > arg arctanyz x=;当0,arg arctan 0,0,arg arctan yy z x x y y z xππ⎧≥=+⎪⎪<⎨⎪<=-⎪⎩;4)三角表示:()cos sin z z i θθ=+,其中arg z θ=;注:中间一定是“+”号。
5)指数表示:i z z e θ=,其中arg z θ=。
(二) 复数的运算1.加减法:若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()121212z z x x i y y ±=±+±2.乘除法:1)若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()1212122112z z x x y y i x y x y =-++;()()()()112211112121221222222222222222x iy x iy z x iy x x y y y x y x i z x iy x iy x iy x y x y +-++-===+++-++。
2)若121122,i i z z e z z e θθ==, 则()121212i z z z z e θθ+=;()121122i z z e z z θθ-=3.乘幂与方根1) 若(cos sin )i z z i z e θθθ=+=,则(cos sin )n nn in z z n i n z e θθθ=+=。
傅里叶变换概念傅里叶变换(Fourier Transform)是一种数学技术,用于将一个函数从时域(时间域)表示转换为频域表示。
傅里叶变换广泛应用于信号处理、图像处理、通信系统等领域,具有重要的理论和实际意义。
傅里叶变换的概念可以通过将一个信号分解成多个正弦波和余弦波的叠加来解释。
任何复杂的周期信号都可以被视为多个不同频率的正弦波的叠加。
傅里叶变换就是将这个信号从时域分解成它不同频率的正弦波和余弦波分量的过程。
傅里叶变换的数学表示如下:F(ω)= ∫ f(t) * e^(-jωt) dt其中,F(ω)表示频域函数,f(t)表示时域函数,e^(-jωt)是欧拉公式中的复指数函数,ω是变量频率。
根据傅里叶变换的定义,我们可以将一个复杂的时域信号分解成多个频率分量,并且这些分量对应于频域函数F(ω)的不同频率部分。
傅里叶变换提供了一种量化信号在频域上的能力,揭示了信号的频谱特征,可以从中提取出信号中的频率、幅度、相位等信息。
傅里叶变换的应用非常广泛。
在信号处理领域,傅里叶变换常用于滤波、降噪、频谱分析等任务。
例如,在音频处理中,可以使用傅里叶变换将声音信号从时域转换到频域,通过分析频谱可以得知声音中包含的不同音调的频率和强度。
在图像处理领域,傅里叶变换可以提供图像的频域信息,用于图像增强、去噪、压缩等任务。
通过傅里叶变换,我们可以将一个图像分解成不同空间频率上的分量,从而更好地理解图像的特征和结构。
在通信系统中,傅里叶变换常用于信号调制、解调、信道估计等任务,以提高通信信号的传输质量和效率。
此外,傅里叶变换还有着重要的数学和物理意义。
傅里叶变换将一个函数从时域转换到频域,可视化了函数在不同频率上的分布情况。
通过傅里叶变换,我们可以将一个函数中的周期性模式展示出来,并且可以通过重建时域函数来还原原始信号。
为了实现傅里叶变换,通常使用快速傅里叶变换(FFT)算法。
FFT算法通过利用对称性质和迭代计算来大大加快傅里叶变换的计算速度,使得实时处理和大规模数据分析成为可能。
复变函数教案周次课题课时课型教具2 4.1 傅里叶变换 2 新授教材教学目的1、理解傅里叶变换的概念2、掌握复数的代数运算教学重点复数的代数运算教学方法例证法、启发诱导法、讲授法教学过程一、引入傅立叶变换是数字信号处理领域一种很重要的算法。
傅立叶原理表明:任何连续测量的时序或信号,都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。
而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号,以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。
因此,可以说,傅立叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号(信号的频谱),可以利用一些工具对这些频域信号进行处理、加工。
2‘二、讲授新课1、傅里叶级数如果我们将基本三角函数中的函数,任意取n个组合,则我们可以得到一个较复杂的函数。
例如图1(a)是两个函数的组合411()(sin sin3sin5)35f x t t tπ=++;图1(b)是三个函数的组合4111()(sin sin3sin5sin7)357f x t t t tπ=+++。
如果我们取更多的函数组合,甚至全体的组合,将会得到更复杂的函数或我们期望的函数。
现在我们讨论上述问题的逆问题。
即如果给定一个周期为T的任意周期函数(t)Tf我们能否将它表示成简单的三角函数(有限个或无限个)之和呢?即能否将(t)Tf分解成如下形式:001(t)(cos sin)2T n nnaf a nw t b nw t∞==++∑傅里叶级数有着非常明确的物理含义。
在傅里叶级数的三角形式中,基频为5,-)通过前面的讨论,我们知道了一个周期函数可以展开为傅里叶级数,那么,对非周期21 =2π。
第一章 复数与复变函数本章知识点和基本要求掌握复数的概念和它的各种表示方法及运算; 熟悉复平面、模与辐角的概念;熟练掌握乘积与商的模、隶莫弗公式、方根运算公式; 了解区域的概念;理解复变函数的概念; 理解复变函数的极限和连续的概念。
一、填空题1、若等式))(()75(i y i x i i -+=-成立,则=x ______, =y _______.2、设(12)(35)13i x i y i ++-=-,则x = ,y =3、若1231izi i,则z4、若(3)(25)2i i zi,则Re z5、若421iz i i+=-+,则z = 6、设(2)(2)z i i =+-+,则arg z =7复数1z i =-的三角表示式为 ,指数表示式为 。
8、复数i z 212--=的三角表示式为 _________________,指数表示式为_________________.9、设i z 21=,i z -=12,则)(21z z Arg = _ _____.10、设4i e 2z π=,则Rez=____________. Im()z = 。
z11、.方程0273=+z 的根为_________________________________.12、一曲线的复数方程是2z i -=,则此曲线的直角坐标方程为 。
13、方程3)Im(=-z i 表示的曲线是__________________________. 14、复变函数12+-=z z w 的实部=),(y x u _________,虚部=),(y x v _________. 15、不等式114z z -++<所表示的区域是曲线 的内部。
16二、判断题(正确打√,错误打⨯)1、复数7613i i +>+. ( )2、若z 为纯虚数,则z z ≠. ( )3、若 a 为实常数,则a a = ( )4、复数0的辐角为0.5、()f z u iv =+在000iy x z +=点连续的充分必要条件是(,),(,)u x y v x y 在00(,)x y 点连续。
复变函数与积分变换公式复变函数是指定义在复数域上的函数。
在数学中,复变函数是研究复数平面上的函数性质的一个重要分支。
与实变函数不同的是,复变函数具有更多的性质和更复杂的变换规律。
在复变函数的研究中,积分变换公式是一个重要的工具,它可以用来计算复变函数的积分或者对其进行变换。
复变函数可以表示为f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其中z=x+iy表示复数,u(x,y)和v(x,y)表示实函数。
根据柯西—黎曼方程,对于复变函数f(z)来说,它满足以下条件:u(x,y)和v(x,y)都是可微的,且满足以下偏微分方程:∂u/∂x=∂v/∂y和∂u/∂y=-∂v/∂x这两个方程表明了复变函数的实部和虚部的偏导数之间的关系。
在复变函数的积分变换中,常用的方法包括柯西—黎曼积分公式和柯西—黎曼积分定理。
柯西—黎曼积分公式用于计算沿着闭合曲线的复变函数的积分,它表示为:∮f(z)dz = ∫[f(z)dz] = ∫[u(x,y)dx-v(x,y)dy] +i∫[v(x,y)dx+u(x,y)dy]其中,∮表示沿着闭合曲线的积分,[f(z)dz]表示该路径上的函数f(z)乘以微元dz的积分,u(x,y)和v(x,y)分别表示f(z)的实部和虚部。
柯西—黎曼积分定理是基于柯西—黎曼积分公式的一个重要定理,它表示了在闭合曲线内的函数积分等于该函数在闭合曲线上的积分。
根据柯西—黎曼积分定理,如果一个函数在一条围成的区域内是解析的(也就是满足柯西—黎曼方程),那么该函数在该区域内的积分等于零。
除了柯西—黎曼积分公式和柯西—黎曼积分定理,还有其他一些积分变换公式。
其中,常用的有拉普拉斯变换和傅里叶变换。
拉普拉斯变换是一种用于处理函数的积分变换方法,它将一个函数f(t)转换为另一个函数F(s),其中F(s)是复平面上的一个函数。
拉普拉斯变换可以用来解决微分方程、积分方程以及控制系统的问题。
傅里叶变换是另一种常用的积分变换方法,它将一个函数f(t)转换为另一个函数F(ω),其中F(ω)是复平面上的一个函数。