คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่ดีเกี่ยวกับปรากฏการณ์ของกิ๊บส์


13

ฉันอธิบายให้คนฟังว่าชุดฟูริเยร์ทำงานอย่างไรในบริบทของการสร้างสัญญาณที่ไม่สามารถหาได้จากที่ใดก็ได้เช่นคลื่นสี่เหลี่ยม, คลื่นหยัก, ฟันเลื่อยเป็นต้นเมื่อฉันพูดถึงปรากฏการณ์กิ๊บส์ฉันรู้ว่าฉันไม่เคยรู้เลยว่าทำไม ในความเป็นจริงเมื่อเรื่องราวดำเนินไปทุกคนไม่ได้ตระหนักว่ามันเป็นสมบัติทางคณิตศาสตร์ที่แท้จริงของสัญญาณอนุกรมเป็นระยะและไม่มีความบังเอิญในการคำนวณและปรากฎว่าการพิสูจน์ส่วนใหญ่ค่อนข้างลำบากและซับซ้อน

หลังจากอ่านหลาย ๆ เล่มฉันเริ่มตระหนักว่าทำไมปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจเกิดขึ้น แต่ฉันมีพื้นหลังในการวิเคราะห์ที่แท้จริงและซับซ้อนทอพอโลยีและอื่น ๆ คำถามคือฉันสามารถอธิบายและพิสูจน์ปรากฏการณ์กิ๊บส์ได้อย่างเต็มที่ทางคณิตศาสตร์กับคนที่มีเพียงหลักสูตรระดับปริญญาตรีแคลคูลัสขั้นพื้นฐานในคลังแสงของพวกเขา (หรือวิชาบังคับทั่วไปอื่น ๆ สำหรับหลักสูตรการประมวลสัญญาณระดับปริญญาตรี) ถ้าเป็นเช่นนั้นได้อย่างไร


5
IMHO บทความ Wikipedia เกี่ยวกับปรากฏการณ์ของกิ๊บส์เขียนค่อนข้างดี นั่นคือสิ่งที่คุณกำลังมองหาหรือคุณต้องการอย่างอื่นหรือไม่? en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon
Hilmar

1
ฉันพบปรากฏการณ์ที่น่าหลงใหลเสมอ หนึ่งในรายละเอียดที่น่าแปลกใจเกี่ยวกับซีรี่ส์ฟูริเยร์ที่ถูกตัดให้มีความยาว จำกัด คือเมื่อคุณเพิ่มจำนวนคำในผลรวมนั้นการสั่นของกิ๊บส์ได้รับการบีบอัดในเวลา แต่ขนาดของการโอเวอร์โหลดนั้นคงที่ นานมาแล้วฉันได้รับคำอธิบายที่ดีว่าทำไมในหลักสูตรระดับปริญญาตรี แต่ฉันไม่คิดว่าจะเขียนลงไป
Jason R

คำตอบ:


5

หนังสือ "สูตรเยี่ยมของดร. ออยเลอร์: รักษาทางคณิตศาสตร์จำนวนมาก" โดย P. Nahin สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันนำไปสู่และมีคำอธิบายของปรากฏการณ์กิ๊บส์ซึ่งอาจเหมาะสำหรับคนที่มีพื้นฐานคณิตศาสตร์ระดับปริญญาตรี


1
ซึ่งก็คือ: คำอธิบายที่เหมาะสมอย่างเข้มงวดในระดับนี้อาจไม่สั้นกว่าหนึ่งบทหรือมากกว่า
hotpaw2

หนังสือเล่มนี้ดูเหมือนจะมีคำอธิบายว่าปรากฏการณ์กิบส์ (Wilbraham-) คืออะไรและมีการอภิปรายที่น่าสนใจเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของการค้นพบ แต่ไม่มีคำอธิบายหรือที่มา บางทีฉันอาจจะพลาดในกรณีนี้บางคนอาจให้ส่วนและ / หรือการอ้างอิงหมายเลขหน้า?
Max M

1

คุณสามารถพูดอย่างนั้นsinและcosมีรูปร่างโค้งและคุณต้องการความถี่ไม่ จำกัด เพื่อก่อให้เกิดขอบที่คมชัดจากรูปร่างโค้งที่หลากหลาย

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.