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傅里叶——热的解析理论

1807 | 傅里叶分析突破

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傅里叶级数逼近方波

知识/定理

傅里叶 1807/1822《热的解析理论》:任意(分段连续)函数可展为三角级数(傅里叶级数),并给出傅里叶变换。

公式

$f(x)\sim\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}(a_n\cos nx+b_n\sin nx)$;$a_n=\frac1\pi\int f(x)\cos nx\,dx$。

证明思路

把热传导方程分离变量,解为三角级数叠加;用积分求系数(傅里叶系数)。

应用/例子

信号处理、图像压缩(JPEG)、热传导、量子力学;一切「波」的数学。

意义/影响

函数概念被拓宽——不连续函数也可用级数表示,震动整个分析学界并推动严格化。

所属:八 19世纪 | 难题证明状态 ↔ 数学难题编年