本节主要介绍Fourier变换及其反变换
主要内容包括:
1. Fourier变换及其反变换的定义与性质;
2. Fourier变换的计算机求解;
3. Fourier正弦、余弦变换;
4. 离散Fourier正弦、余弦变换。
5. Z变换及其反变换的定义与性质;
6. Z变换的计算机求解。
1. Fourier变换及其反变换的定义域性质
2. Fourier 变换的计算机求解 和 Laplace 变换一样,应该先申明符号变量,并定义出原函数为 f ,这样就可以按如下的格式调用 Fourier 变换求解函数 fourier(),得出该函数的 Fourier 变换式:
F = fourier(f ) % 按默认变量进行 Fourier 变换;
F = fourier(f ,v,u) % 将 v 的函数变换成 u 的函数。
给出了 Fourier 变换表达式,则可以通过 ifourier() 函数求解该函数的 Fourier 反变换问题。该函数的具体调用格式为:
f = ifourier(F ) % 按默认变量进行 Fourier 反变换;
f = ifourier(F ,u,v) % 将 u 的函数变换成 v 的函数。
从上面的语句可以看出,如果定义了已知函数,则可以用一个语句求解出其 Fourier 变换或反变换式,变换函数的调用和 Laplace 变换一样简单。如果已知的是 MATLAB 得出的Fourier 变换式,则可以直接使用 ifourier() 函数进行变换。
3.连续、离散 Fourier 正弦和余弦变换 MATLAB 语言的符号运算工具箱中并未直接提供余弦 Fourier 变换的函数,所以可以
考虑采用符号积分的方法直接求取余弦 Fourier 变换。另外,早期版本的 MATLAB 中,可以
调用底层 Maple 函数直接计算给定函数的 Fourier 正弦、余弦变换,具体格式为
F = maple('fouriersin',f ,t,ω) % 求解 Fourier 正弦变换;
F = maple('fouriercos',f ,t,ω) % 求解 Fourier 余弦变换;
f = maple('invfouriersin',F ,ω,t) % 求解 Fourier 反正弦变换;
f = maple('invfouriercos',F ,ω,t) % 求解 Fourier 反余弦变换。
其中, maple() 函数是 MATLAB 符号运算工具箱中的函数,允许用户直接调用 Maple 中的有关函数, 'fouriersin' 等是 Maple 中的函数名,其余参数是 Maple 中参数的格式。
4. z 变换及反变换定义与性质
5. z 变换的计算机求解
利用 MATLAB 的符号运算工具箱,则 z 变换及其反变换可以很容易地求取出来,掌握这样的工具可以免除复杂问题的手工推导,既节省时间也能避免底层的低级错误。利用符号运算工具箱中提供的 ztrans() 和 iztrans() 函数可以得出给定函数的正反 z 变换。这两个函数的调用格式为:
F = ztrans(f ,k,z) % z 变换,将 k 的函数变换成 z 的函数;
F = iztrans(f ,z,k) % z 反变换,将 z 的函数变换成 k 的函数。
若原函数只有一个变量,则调用时无需给出 k 和 z。
1.
给定

试求出其Fourier变换
2.
给定

其中 a > 0,计算其离散Fourier正弦变换
3.
给定

对不同的 m 值进行 z 反变换,总结一般规律
4.
将有理函数

变换成F(Z-1)
