Toolyard

Fourier serisi simülatörü

Bu benzetimdeki denklemler

f(t) = Σ b_n sin(n ω t)
nharmonik numarasın. çember ilkinden n kat hızlı döner; buradaki dalgalar yalnızca sinüs gerektirir
b_nn. harmoniğin genliğin. çemberin yarıçapı
NTerim sayısıkaç çember eklendiği; kalemin yüksekliği kısmi toplamdır

Mevcut değerlerle:

kare: b_n = 4 ÷ (n π), tek n; testere dişi: b_n = −2 ÷ (n π); üçgen: b_n = 8 (−1)^((n−1)/2) ÷ (n² π²), tek n
azalmaterimlerin ne kadar hızlı küçüldüğüsıçramalı dalgalar için 1 ÷ n, yalnızca köşeleri olan üçgen için 1 ÷ n² olarak: daha düzgün şekiller daha az terim ister

Mevcut değerlerle:

aşma → 0,0895 × sıçrama
Gibbsbir sıçramanın yanındaki aşmakaç terim eklenirse eklensin sıçramanın yaklaşık %9’u: dalgacık daralır ama hiç alçalmaz

Mevcut değerlerle:

f²'nin ortalaması = Σ b_n² ÷ 2
Parsevalilk N terimdeki gücün toplama oranıçemberlerin dalganın ne kadarını yakaladığı

Mevcut değerlerle:

c_k = (1 ÷ M) Σ z_j e^(−2πi jk ÷ M)
c_kbir şeklin bir episiklidış çizgi boyunca M nokta z_j = x + iy’nin ayrık Fourier dönüşümü; önce en büyük çemberler kullanılır

Mevcut değerlerle:

Fourier serisi simülatörü nasıl kullanılır

  1. Kare, testere dişi ya da üçgen dalga seç. Her çember ilkinin hızının tam katında döner ve yarıçapı o harmoniğin genliğidir; zincirin ucundaki kalem toplamı çizer ve toplam, yeşil kesin dalganın üzerinde sağa doğru kayar.
  2. Kaydırıcıyla terim ekle ve dalganın keskinleştiğini izle. Her sıçramanın yanında toplam, kaç terim eklersen ekle yaklaşık %9 aşar: Gibbs olayı. Hata ve yakalanan güç payı resmin altındadır, grafik de harmoniklerin spektrumunu gösterir. Harmonikler katıldıkça yumuşak bir sinüsün vızıltılı bir kare dalgaya dönüştüğünü duymak için «Dalgayı ses olarak çal»ı işaretle.
  3. Kalbe ya da yıldıza geç ya da «Kendi çizimin: resmin üzerinde sürükle»yi seçip resmin üzerinde kapalı bir şekil sürükle; episikller onu ayrık Fourier dönüşümünden, en büyük çemberler önce olmak üzere izler. Birkaç çember kaba bir leke verir; daha fazlası köşeleri ekler. Sonra çizimini kullanılan her çemberle z(t) olarak, x(t) ve y(t) olarak yazılmış görmek için «Fourier denklemini belirle»ye tıkla. Duran dalga simülatörü bir teldeki harmonikleri gösterir.

Sık sorulan sorular

Fourier serisi nedir?

Tekrarlayan herhangi bir sinyali, frekansları tekrarlama hızının tam katları olan sinüs ve kosinüs dalgalarının toplamı olarak yazmanın bir yolu. Joseph Fourier onu 1807’de ısı akışı denklemini çözmek için ortaya koydu. Ses sıkıştırmanın, JPEG gibi görüntü biçimlerinin, radyonun ve titreşen her şeyin çözümlenmesinin arkasında o vardır.

Kare dalga neden yalnızca tek harmoniklere ihtiyaç duyuyor?

Kare dalganın yarım dalga simetrisi vardır: ikinci yarısı, ilk yarısının ters çevrilmiş hâlidir. Çift harmonikler bu simetriyi bozardı, bu yüzden katsayıları sıfırdır. Tek harmoniklerinin genlikleri 4 ÷ (nπ)’dir: ilkinin üçte biri, beşte biri, yedide biri; ani sıçramalar yüzünden yavaş azalırlar.

Gibbs olayı nedir?

Bir sıçramanın yakınında Fourier kısmi toplamı sıçramanın yaklaşık %9’u kadar aşar ve daha çok terim eklemek dalgalanmayı daraltır ama alçaltmaz. Dalgalanma periyodun gittikçe daha azını kapladığı için toplam ortalamada dalgaya yine de yaklaşır, ama bir sıçramaya hiçbir zaman tam uymaz.

Çemberler nasıl resim çizer?

Ana hattın her noktasını x + iy karmaşık sayısı olarak yaz ve ayrık Fourier dönüşümünü al. Her katsayı, kendi tam sayı hızında, bazıları bir yöne bazıları öbür yöne dönen sabit yarıçaplı bir çemberdir. Uç uca eklendiklerinde hepsi kullanılırsa ana hattı tam olarak, en büyük birkaçıyla da yaklaşık olarak izlerler.

WebGL’nin kapalı olduğunu söylüyor.

3B görünüm, güncel her tarayıcıda bulunan WebGL’ye ihtiyaç duyar. Tarayıcı ayarlarında donanım hızlandırma kapatılmışsa ya da grafik sürücüsü çok eskiyse kapalı olabilir. Donanım hızlandırmayı aç ya da başka bir tarayıcı dene.

Bir şey yükleniyor mu?

Hayır. Simülasyonu WebGL ile kendi tarayıcın çizer; hiçbir yere hiçbir şey gönderilmez ve sayfa yüklendikten sonra çevrimdışı da çalışmaya devam eder.

Diğer matematik benzetimleri

Diğer bilim benzetimleri

Eğik atış simülatörüSarkaç simülatörüÇift yarık deneyi simülatörüElektrik alanı simülatörüYörünge simülatörüKütle-yay salınımı simülatörüRutherford saçılması simülatörüParçacık çarpıştırıcı olay ekranıRadyoaktif bozunma simülatörüBohr atomu simülatörü3B molekül görüntüleyiciİdeal gaz simülatörüDifüzyon ve osmoz simülatörüDNA ve RNA katlanma görüntüleyiciBakteri büyümesi simülatörüSantrifüj simülatörüMercek ve ayna ışın diyagramı simülatörüDuran dalga simülatörüDoppler etkisi simülatörüÇarpışma ve momentum simülatörüRC ve RL devresi simülatörüManyetik alanda yüklü parçacık simülatörüKara cisim ışıması simülatörüÖzel görelilik simülatörüKırılma ve tam iç yansıma simülatörüSeri ve paralel devre simülatörüAkışkan akışı ve Bernoulli ilkesi simülatörüElektromanyetik indüksiyon simülatörüTitrasyon eğrisi simülatörüTepkime hızı ve çarpışma teorisi simülatörüKimyasal denge simülatörü (Le Chatelier)Galvanik hücre ve elektroliz simülatörüIsınma eğrisi ve hâl değişimi simülatörü3B atom orbitalleri görüntüleyiciTampon simülatörüKromatografi simülatörüSpektrofotometre ve Beer-Lambert yasası simülatörü3B kristal kafes görüntüleyiciEnzim kinetiği simülatörüAksiyon potansiyeli simülatörüPCR simülatörüDoğal seçilim ve popülasyon genetiği simülatörüKalp ve kalp döngüsü simülatörüJel elektroforezi simülatörüMitoz ve mayoz simülatörüProtein sentezi simülatörü: transkripsiyon ve translasyonFotosentez ve sınırlayıcı etkenler simülatörüAv-avcı popülasyonu simülatörüSalgın yayılımı simülatörü: SIR ve SEIRMevsimler ve gün uzunluğu simülatörüLevha tektoniği ve deprem simülatörüAy evreleri, gelgitler ve tutulmalar simülatörüSera etkisi simülatörüYıldız evrimi ve Hertzsprung–Russell diyagramı simülatörü

İlgili hesaplayıcılar ve araçlar

Kılavuzlar