Fourier Series

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出版者:The Mathematical Association of America
作者:Rajendra Bhatia
出品人:
页数:130
译者:
出版时间:2005-3-3
价格:GBP 48.50
装帧:Paperback
isbn号码:9780883857403
丛书系列:
图书标签:
  • 分析
  • 傅里叶级数
  • 数学分析
  • 信号处理
  • 工程数学
  • 高等数学
  • 振动
  • 波动
  • 电路分析
  • 图像处理
  • 数值分析
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具体描述

《傅里叶级数》 内容简介 本书深入探讨了傅里叶级数这一强大的数学工具,它在物理学、工程学、信号处理、图像分析以及许多其他科学和工程领域具有极其广泛的应用。傅里叶级数能够将一个周期性的函数分解为一系列简单的正弦和余弦波的叠加,揭示了函数在频率域上的内在结构。 本书从基础概念入手,详细介绍了周期函数的定义、对称性以及傅里叶级数的基本形式。我们将系统地推导傅里叶级数的系数,包括傅里叶系数的定义、计算方法以及它们的性质。通过丰富的例子,读者将能深刻理解如何将各种常见的周期函数,如方波、三角波、锯齿波等,表示为傅里叶级数。 此外,本书还将讨论傅里叶级数收敛性的重要定理,例如狄利克雷条件,并解释在什么条件下傅里叶级数能够精确地表示原函数。我们将探讨均匀收敛、逐点收敛以及平方可积函数上的收敛等不同类型的收敛,并分析它们各自的意义和应用范围。 除了三角形式的傅里叶级数,本书还会介绍复指数形式的傅里叶级数。复指数形式在数学推导和计算上更为简洁,尤其在处理复杂系统和信号时展现出其独特的优势。本书将详细讲解复指数形式的推导过程,以及如何利用它来计算傅里叶级数,并展示其与三角形式之间的转换关系。 本书特别关注傅里叶级数的实际应用。读者将学习到傅里叶级数如何被应用于求解偏微分方程,例如热传导方程和波动方程,这些方程在描述物理现象时至关重要。我们还将深入探讨傅里叶级数在信号分析中的作用,包括频谱分析、滤波器设计以及信号的去噪等。在图像处理领域,傅里叶级数也是图像压缩、边缘检测和模式识别的基础。 为了帮助读者更好地掌握理论知识,本书包含了大量的例题和习题。例题涵盖了从基本计算到复杂应用的各个层面,旨在引导读者逐步理解傅里叶级数的原理和技巧。习题则鼓励读者独立思考和练习,巩固所学知识,并培养解决实际问题的能力。 本书的编写力求清晰易懂,逻辑严谨。我们避免使用过于抽象和晦涩的语言,而是通过直观的解释和生动的例子来阐述复杂的概念。同时,本书也注重数学的严谨性,确保所有推导和结论都具有坚实的数学基础。 预期读者 本书适合于数学、物理学、电子工程、通信工程、计算机科学以及相关领域的高年级本科生、研究生以及对傅里叶级数及其应用感兴趣的专业人士。具备一定的微积分和线性代数基础的读者将更容易理解本书的内容。 本书特色 系统性强: 从基础概念到高级应用,层层递进,结构清晰。 应用广泛: 涵盖了傅里叶级数在多个科学和工程领域的核心应用。 例题丰富: 大量精心设计的例题,帮助读者理解抽象概念,掌握解题技巧。 习题精炼: 适量的习题,鼓励读者独立思考,加深理解。 易于理解: 注重概念的直观解释,避免过度抽象化的表达。 数学严谨: 确保推导过程和结论的准确性。 通过阅读本书,读者将能够深刻理解傅里叶级数的数学原理,掌握计算傅里叶级数的方法,并能有效地将其应用于解决各种实际问题。本书旨在为读者提供一个坚实的数学基础,为进一步学习更高级的信号处理和分析技术奠定基石。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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从实用性的角度来看,这本书的价值远超理论探讨的范畴。它在涉及傅里叶变换在信号处理和图像压缩中的应用部分,做得尤为出色。作者没有停留在概念的堆砌,而是详细剖析了快速傅里叶变换(FFT)算法的架构和其在现代计算中的地位。书中包含的几个关键的算法流程图,清晰地展示了如何通过分治策略将计算复杂度从$O(N^2)$锐减到$O(N log N)$。更重要的是,它还提供了一些“陷阱预警”,比如关于离散时间傅里叶变换(DTFT)和离散傅里叶变换(DFT)之间采样频率和周期性混淆的常见错误,这些都是实战中必须面对的问题。对于任何想要将傅里叶理论应用于工程实践的人来说,这本书提供的技术细节和工程洞察,几乎是不可或缺的实操手册。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴,封面采用了深邃的午夜蓝,搭配着精妙的几何线条和烫金的书名“傅里叶级数”,每一次拿起都像是在触摸一件艺术品。内页的纸张质感非常出色,触感温润,墨水印刷清晰锐利,即便是复杂的数学公式,排版也毫不拥挤,阅读起来极为舒适。尤其值得称赞的是,作者在章节的过渡部分加入了一些历史手稿的摹本,让原本枯燥的理论学习瞬间拥有了跨越时空的代入感,仿佛能听到那些伟大数学家在羊皮纸上沙沙作响的笔触声。装订工艺也极其扎实,即便是经常翻阅也不会担心书脊受损。这本书不仅仅是知识的载体,更是一件值得收藏的案头之物,那种沉甸甸的份量,让人对即将展开的阅读之旅充满敬畏与期待。它散发出的那种经典而又精致的气息,让我在纷繁的现代设计中找到了久违的、对知识的尊重与虔诚。

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这本书的章节组织体现出一种极高的结构美学,它的层次感构建得如同一个精妙的洋葱结构,由浅入深,层层剥离。最初从最基础的周期函数和三角级数开始,像在平地上打地基;随后逐步引入$L^2$空间、内积和傅里叶系数的求解,这部分构建了理论的骨架;而最精彩的部分,无疑是最后关于傅里叶积分变换和广义函数的探讨。作者似乎有意将读者从有限维的直观世界,逐步引导至无限维的抽象空间,每一步都铺垫得恰到好处,使得读者在面对高阶抽象概念时,不会感到突兀的“断裂感”。这种循序渐进,又饱含哲理的知识传递路径,让我深刻体会到数学家构建理论体系的宏伟蓝图。读完此书,我感觉自己仿佛完成了一次对整个分析学核心思想的系统性朝圣。

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这本书的叙事口吻非常独特,它不像传统的数学教材那样冷峻刻板,反而带有一种老派学者的睿智与幽默。作者似乎非常清楚初学者会在哪里卡壳,因此他总是在关键转折点插入一些“过来人的经验之谈”,这些小小的旁注,或是对某个常用记号的历史渊源的解释,都让阅读过程充满了人情味。比如,在介绍勒让德多项式时,他没有直接跳入复杂的正交性证明,而是花了一小段篇幅讨论了当时拉格朗日与勒让德在学术上的“小摩擦”,这瞬间将枯燥的函数家族拉回了鲜活的学术战场。这种讲故事的能力,使得原本高不可攀的分析学概念变得可以触摸、可以对话。我甚至觉得,作者就像一位经验丰富的老教授,正坐在我的对面,一边喝着下午茶,一边循循善诱地为我解析这些复杂的结构。

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我花了整整一个下午的时间来尝试理解其中关于收敛性的那几个关键定理的证明过程,说实话,这过程堪称一场智力上的马拉松。作者的处理方式极其严谨,每一步逻辑推导都像是精密的机械咬合,环环相扣,不留一丝可以质疑的余地。他没有采用那种简单粗暴地直接给出结论的“教科书式”讲解,而是深入挖掘了背后的几何直觉和物理意义。例如,在解释狄利克雷条件时,他引用了声学中弦振动的模型,并配上了几张非常精妙的动态示意图(虽然是静态印刷品,但通过巧妙的线条设计,依然能感受到变化趋势),这极大地帮助我突破了纯符号运算带来的思维壁垒。读到酣处,我甚至忍不住拿起笔,在旁边的空白处演算起来,那种“豁然开朗”的感觉,只有真正沉浸于数学之美的人才能体会。这本书,绝对不是那种读完就能“交差”的入门读物,它要求读者投入真正的思考和汗水。

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