帕塞瓦尔定理(能量守恒定理)

帕塞瓦尔定理(能量守恒定理)Plancherel stheorem 编辑假定 A x 和 B x 都是平方可积的 参照勒贝格测度 复变函数 且定义在 R 上周期为 2 的区间上 分别写成傅里叶级数的形式 则有 帕斯瓦尔定理

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P帕塞瓦尔定理指出,一个信号所含有的能量(功率)恒等于此信号在完备正交函数集中各分量能量(功率)之和。它表明信号在时域的总能量等于信号在频域的总能量,即信号经傅里叶变换后其总能量保持不变,符合能量守恒定律。















Plancherel’s theorem编辑

假定
A(
x)和
B(
x)
都是平方可积的(参照 勒贝格测度
)复变函数,且定义在
R
上周期为2π的区间上,分别写成傅里叶级数的形式:
帕塞瓦尔定理(能量守恒定理)
帕塞瓦尔定理(能量守恒定理)
则有:
帕塞瓦尔定理(能量守恒定理)


物理学和工程学上使用的记号

在 物理学 和 工程学 中, 帕塞瓦尔定理通常描述如下:

\int_{-\infty}^\infty | x(t) |^2 \, dt   =   \int_{-\infty}^\infty | X(f) |^2 \, df

其中X(f) = \mathcal{F} \{ x(t) \} 为 x(t) 的连续傅立叶变换(以归一化酉形式),而f代表x的频率分量(非角频率)

帕塞瓦尔定理的此表达形式解释了波形x(t)依时间域t累积的总能量与该波形的傅立叶变换X(f)在频域域f累积的总能量相等。

对于离散时间信号,该理论表达式变换为:

 \sum_{n=-\infty}^\infty | x[n] |^2 = \frac{1}{2\pi} \int_{-\pi}^\pi | X(e^{i\phi}) |^2 d\phi

其中,Xx的离散时间傅立叶变换(DTFT),而Φ为x的角频率(度每样本)。

此外,对于离散傅立叶变换 (DFT),表达式变换为:

 \sum_{n=0}^{N-1} | x[n] |^2  =   \frac{1}{N} \sum_{k=0}^{N-1} | X[k] |^2

其中,X[k]为x[n]的DFT变换,变换前后样本长度皆为N


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