¿Se puede usar la serie Fourier para señales no periódicas? ¿Por qué o por qué no?

Puede, como explica Alexander Farrugia , haciendo una señal no periódica periódica. Pero tenga en cuenta: si la señal f (t) no tiene el mismo valor en t = 0 que en t = N (donde la señal no periódica se define en el intervalo [0..N]), entonces el periódico La forma de la señal parecerá tener un salto discreto cuando pase de t = N a t = 0. Esta discontinuidad no está presente en la señal original y, por lo tanto, contribuirá a la transformada de Fourier de manera no deseada: como una respuesta de alta frecuencia adicional que se atenúa como 1 / F en la transformación (F correspondiente al valor absoluto de la frecuencia).

Por lo tanto, puede pensar que es suficiente para asegurarse de que f (0) sea igual a f (N) rellenando la señal original o alterándola de alguna otra manera. Pero no, realmente debe asegurarse de que todas las derivadas de la señal en función de t coincidan también en los puntos de deformación. (Aunque el alias de derivadas más altas que no coinciden no es tan grave. Si la derivada k-ésima salta, la respuesta de frecuencia anómala correspondiente cae como 1 / F ^ k.)

Este problema tiene toda una literatura asociada. “Ventanas” es un término que se utiliza. Por ejemplo, una técnica es multiplicar la señal no periódica por una función gaussiana para que se reduzca suavemente a 0 en cada lado. Por supuesto, esto también introducirá un error, pero el error introducido es mucho más fácil de entender y no oculta las características útiles de la transformación de Fourier tanto como simplemente recortarlo a cero o ajustarlo sin tener en cuenta la discontinuidad. El resultado de la ventana con un gaussiano es que la transformación resultante se difumina ligeramente. Cuanto más grande es la ventana gaussiana, menos borrosa es.

Sí puede. Para encontrar la serie de Fourier de una señal no periódica en el intervalo [matemática] (0, p) [/ matemática], simplemente aumente la señal en [matemática] x \ geq p [/ matemática] y para [matemática] x \ leq 0 [/ math] para hacerlo periódico. Además, siempre se puede hacer que la señal periódica aumentada sea siempre impar o incluso par. Así es como funcionan las series de coseno y seno seno de Fourier.

Aparte de aumentar, la periodicidad también es una cuestión de campo.
[matemáticas] 2 i \ pi [/ matemáticas], por ejemplo, actúa como un período de e ^ x, si deja que el campo complejo sea su dominio.

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