Uma boa explicação matemática do fenômeno de Gibbs


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Eu estava explicando a alguém como as séries de Fourier funcionam no contexto da construção de sinais que não são diferenciáveis ​​em todos os lugares, como ondas quadradas, ondas de dente de serra, etc. De fato, como diz a história, nem todo mundo sequer percebeu que é uma propriedade matemática real de séries infinitas de sinais periódicos e não um acaso computacional, e acontece que a maioria das provas é bastante trabalhosa e elaborada.

Depois de ler vários deles, comecei a perceber por que esse fenômeno poderia ocorrer, mas tenho experiência em análises reais e complexas, topologia e assim por diante. A questão é: posso explicar completamente e provar rigorosamente matematicamente o fenômeno Gibbs para alguém com apenas os cursos básicos de cálculo de graduação em seu arsenal (ou quaisquer outros pré-requisitos gerais para um curso de processamento de sinal de graduação)? Se sim, então como?


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IMHO, o artigo da Wikipedia sobre o fenômeno Gibbs é realmente muito bem escrito. É isso que você está procurando ou precisa de outra coisa? en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon
Hilmar

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Eu sempre achei o fenômeno fascinante. Um dos detalhes mais surpreendentes em relação a uma série de Fourier truncada em um comprimento finito é que, à medida que você aumenta o número de termos na soma, as oscilações de Gibbs ficam compactadas no tempo, mas a magnitude do overshoot é constante. Há muito tempo, recebi uma grande explicação do porquê de um curso de graduação, mas acho que não o escrevi.
Jason R

Respostas:


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O livro "Fórmula fabulosa do Dr. Euler: cura muitas doenças matemáticas", de P. Nahin, Princeton University Press, leva ae contém uma explicação dos fenômenos de Gibbs que pode ser adequada para alguém com uma boa formação matemática em nível universitário.


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O que quer dizer: uma explicação rigorosa adequada nesse nível não pode ser menor que um ou mais capítulos de livros.
hotpaw2

Este livro parece conter uma explicação sobre o que é o fenômeno de (Wilbraham-) Gibbs e uma discussão interessante sobre a história de sua descoberta, mas nenhuma explicação ou derivação. Talvez eu tenha perdido, nesse caso, talvez alguém possa fornecer uma seção e / ou referência de número de página?
Max M

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Você sempre pode dizer isso sine costem forma curva, e precisa de uma quantidade infinita de frequências para formar uma borda nítida a partir de muitas formas curvas.

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