左边是一个周期函数,右边是将周期函数分解成多个简单震荡函数,所以这个周期函数用数学公式可以表达为:
我们看到上图中的信号是随着时间变换的,所以我称之为「时域(Time domain)」。
我们观察到,不同的振荡函数具有不同的振幅和频率,以上图为例
的振幅为 1/3 而频率为 ,考虑以频率为横坐标,振幅为纵坐标,我们有:这个就是我们所说的频域(Frequency Domain),其和时域是等价的,不过是从另外一个角度去描述信号。我们把它放在一起看一下:
给出傅立叶级数的公式:
还可以将其稍作变换:
这样我们便能看出来,此时的标准正交基为
,而对应的系数 其实就是傅立叶级数在这组标准正交基下的向量。这便是傅立叶变换,将信号从时域变换到频域中。这里介绍下傅立叶变换后的基为正交基,因为有个知识点后面还会用到。
我们知道判断两个向量是否正交可以用向量点乘求和等于 0 来判断,这种方法我们称为点积(内积):