Một giải thích toán học tốt về hiện tượng Gibbs


13

Tôi đã giải thích cho ai đó về cách chuỗi Fourier hoạt động trong bối cảnh xây dựng các tín hiệu không phải nơi nào cũng khác biệt, ví dụ sóng vuông, sóng răng cưa, v.v. Khi tôi đề cập đến hiện tượng Gibbs, tôi nhận ra rằng tôi chưa bao giờ thực sự biết về lý do tại sao nó xảy ra. Trên thực tế, như câu chuyện kể, không phải ai cũng nhận ra rằng đó là một tính chất toán học thực sự của một loạt các tín hiệu định kỳ vô tận và không phải là một phép tính toán, và hóa ra hầu hết các bằng chứng đều khá tốn công và công phu.

Sau khi đọc một vài trong số chúng, tôi bắt đầu nhận ra lý do tại sao hiện tượng như vậy có thể xảy ra, nhưng tôi có một nền tảng trong phân tích thực tế và phức tạp, cấu trúc liên kết và vân vân. Câu hỏi đặt ra là tôi có thể giải thích đầy đủ và chứng minh một cách chặt chẽ hiện tượng Gibbs về mặt toán học cho một người chỉ có các khóa học tính toán cơ bản trong kho vũ khí của họ (hoặc bất kỳ điều kiện tiên quyết chung nào khác cho khóa học xử lý tín hiệu đại học) không? Nếu vậy thì thế nào?


4
IMHO, bài viết Wikipedia về hiện tượng Gibbs thực sự được viết khá tốt. Đó là những gì bạn đang tìm kiếm hoặc bạn cần một cái gì đó khác? vi.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon
Hilmar

1
Tôi luôn thấy hiện tượng này thật hấp dẫn. Một trong những chi tiết đáng ngạc nhiên hơn đối với chuỗi Fourier bị cắt ngắn theo chiều dài hữu hạn là khi bạn tăng số lượng thuật ngữ trong tổng, các dao động Gibbs bị nén theo thời gian, nhưng cường độ vượt mức không đổi. Cách đây rất lâu, tôi đã được giải thích tuyệt vời về lý do tại sao trong một khóa học đại học, nhưng tôi không nghĩ rằng mình đã viết nó xuống.
Jason R

Câu trả lời:


5

Cuốn sách "Công thức tuyệt vời của Tiến sĩ Euler: Chữa nhiều bệnh toán học" của P. Nahin, Nhà xuất bản Đại học Princeton, dẫn đến và có một lời giải thích về hiện tượng Gibbs có thể phù hợp với người có nền tảng toán học đại học tốt.


1
Điều đó có nghĩa là: một lời giải thích nghiêm ngặt phù hợp ở cấp độ này có thể không ngắn hơn một hoặc nhiều chương dài sách.
hotpaw2

Cuốn sách này dường như chứa một lời giải thích về hiện tượng Gibbs (Wilbraham-) là gì, và một cuộc thảo luận thú vị về lịch sử khám phá của nó, nhưng không có lời giải thích hay dẫn xuất. Có lẽ tôi đã bỏ lỡ nó, trong trường hợp nào đó có lẽ ai đó có thể đưa ra một phần và / hoặc tham chiếu số trang?
Max M

2

Bạn luôn có thể nói rằng sin và cos có hình tròn và không bao giờ có hình sắc cạnh bất kể tần số của đối số, vì vậy đó là lý do tại sao bạn phải lấy vô hạn của chúng để vẽ hình chữ nhật :)

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.