12共 23 讲6 分钟

把「有多强」和「从哪里起步」,写进同一个系数

上一课把复数准备好了:模记强度,角记起点。 这一课把它正式塞进傅里叶变换——每个频率算出一个复数系数,取它的模得到幅度谱,取它的角得到相位谱。那条看着吓人的公式,拆开之后做的还是第 10 课那件事:乘一支波,再求平均,只是欧拉公式把两支试探波合并成了一个 $e$ 的指数。最后走一次完整往返:变过去再变回来,逐点最大误差 $2.5\times10^{-13}$;而如果把相位扔掉再变回来,误差变成 2.05——差了八万亿倍。

第 12 课属于第 3 组「从波形进入时间—频率表示」,本组共 5 课

一个频率,一个复数系数

整套做法可以浓缩成一句话:

把强度和相位当作极坐标,编码进一个复数。

上一课已经把这件事验证过了。现在给它一个正式的名字:每个频率 对应一个复数,叫这个频率的傅里叶系数,记作

在 440 Hz 上,两支试探波给出 +0.0000 和 +1.0000
写成一个复数系数 c = +0.0000+1.0000i
  |c| = 1.0000        ← 幅度:这个频率有多强
  ∠c  = +1.5708 弧度  ← 相位:从哪里起步
一个频率对应一个复数系数,它的模是幅度、角是相位

图 1:一个频率 → 一个复数 → 两个可读的量。模和角不是从系数里「再算出来」的,它们就是这个点的两种坐标。

互动持续版

静态图文到这里,接下来让声音和图形动起来

购买后解锁完整课程,以及只有官网互动版才能提供的声音、动画和可操作实验。

  • 完整声音对比、分步动画与 8 个交互实验
  • 微信账号登录,手机和电脑同步访问
  • 申请加入课程会员群,交流、反馈和接收更新
  • 持续获得这门课程的勘误与内容升级
支付通道配置中比较免费版与互动版