三角波会有有限或无限的正弦分量吗?

电器工程 傅立叶
2022-01-31 00:48:11

不连续性导致信号具有无限的正弦分量,但三角波是连续的,我正在上课,一位讲师说,由于三角波是连续的,它可以用有限数量的正弦分量表示,并且还显示了正弦波的多个频率的有限加法确实给出了纯三角波的形状。

我想到的唯一问题是三角波的导数不是连续的,因为它是方波,因此需要无限的正弦曲线之和,所以如果推导三角波傅里叶级数公式的两侧,我们会得到一个方波,显示为有限数量的正弦曲线的总和。那不是不正确吗?

4个回答

三角波是连续的

从这里引用: -

三角波没有不连续的跳跃,但斜率每周期不连续变化两次

使斜率不连续变化也意味着无限范围的正弦分量。

例如,如果你对一个方波进行时间积分,你会产生一个三角波,但是在时间积分之后,原始方波的所有谐波仍然存在:-

在此处输入图像描述

讲师说,由于三角波是连续的,它可以用有限数量的正弦表示

你要么没做对,要么老师说错了。信号本身是连续的还不够,所有导数也必须是连续的。如果任何导数中存在任何不连续性,则重复信号将具有无限系列的谐波。

三角形是连续的,但它的一阶导数是方波,它是不连续的。因此,三角波具有无限系列的谐波。

数学证明:

取一个由有限系列正弦/余弦分量的加权和组成的函数。

它的导数也是有限系列正弦/余弦分量的加权和。如果您派生任意次数,则相同。

由于正弦和余弦是连续的,因此函数及其所有导数都是连续的。

因此,不能用有限系列的正弦/余弦分量来构建在其任何导数中具有不连续性的函数。

这里有很多好的答案,但这实际上取决于您对“可以由”表示的解释。

人们必须了解三角波是一种理论上的数学结构,实际上不可能存在。

从数学上讲,为了获得纯三角波,您需要无限数量的谐波正弦波,但要获得三角波的表示,其中大多数分量太小而无所谓,迷失在背景噪声中系统,或频率如此之高,不再可传输。

因此,在实践中,您只需要一个有限的数字即可获得可用的表示。您希望该表示有多好决定了您需要使用多少谐波。