傅里葉變換是實變函數的哦?
數學上也并不是巧合。
首先明確一點,對于實值信號和有對稱性的純虛復信號來說,其傅里葉變換是存在對稱性的,沒有對稱性的純虛信號或非純虛復信號來說不存在對稱性。
這個對稱性其實就是實值信號傅里葉變換的一個重要性質:共軛對稱。
推導的話大致如下:
因為任意一個函數都可以表示成一個奇函數和一個偶函數的和。
而很容易通過將 ? 這個形式帶入到傅里葉變換的公式中可以證明:奇函數的FT是奇函數,偶函數的FT是偶函數。
引入虛函數和實函數的概念的話,也很容易證明:實偶函數的FT是實偶函數,實奇函數的FT是虛奇函數;虛偶函數的FT是虛偶函數,虛奇函數的FT是實奇函數。
進一步的,自然就可以想到,即便函數本身不具備對稱性,實函數可以拆解為實偶函數+實奇函數,它的的FT是實偶函數+虛奇函數。我們知道傅里葉變換的結果是不能在一張圖里面畫出來的,所以在實部和虛部兩張圖上,都可以看到對稱性。即實函數的傅里葉變換,其實部為頻率的偶函數,虛部為頻率的奇函數。
用以上的方法也可以證明,虛偶函數的頻譜為虛偶函數,虛奇函數的頻譜為實奇函數,結合以上實值信號的頻譜對稱性可知,通常意義上的復信號不具備對稱性。
ps: 如果將實值函數的FT表示為模和相位形式,結合函數的嵌套也很容易證明,模是偶函數,而相位是奇函數。