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July 31, 2024

Le son est de nature ondulatoire. Il correspond à une vibration qui se propage dans le temps. Pourtant, quand on écoute un instrument de musique, on n'entend pas une vibration (fonction du temps), mais une note, c'est-à-dire une fréquence. Notre oreille a donc pesé le poids relatif de chaque fréquence dans le signal temporel: elle a calculé la transformée de Fourier du signal original. Définition: Soit $f$ une fonction de $L^1(\mathbb R)$. On appelle transformée de Fourier de $f$, qu'on note $\hat f$ ou $\mathcal F(f)$, la fonction définie sur $\mathbb R$ par: Tous les mathématiciens et physiciens ne s'accordent pas sur la définition de la transformée de Fourier, la normalisation peut changer. On rencontre par exemple souvent la définition: Des facteurs $2\pi$ ou $\sqrt{2\pi}$ pourront changer dans les propriétés qu'on donne ci-après. Propriétés Soit $f$ et $g$ deux fonctions de $L^1(\mathbb R)$. On a le tableau suivant: $$ \begin{array}{c|c} \textrm{fonction}&\textrm{transformée de Fourier}\\ \hline f(x)e^{i\alpha x}&\hat f(t-\alpha)\\ f(x-\alpha)&e^{-it\alpha}\hat f(t)\\ (-ix)^n f(x)&\hat f^{(n)}(t)\\ f^{(p)}(x)&(it)^p \hat f(t)\\ f\star g&\sqrt{2\pi} \hat f \cdot \hat g\\ f\cdot g&\frac 1{\sqrt{2\pi}}\hat f\star \hat g\\ f\left(\frac x{\lambda}\right)&|\lambda|\hat f(\lambda t).

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Enfin, si f est $\mathcal C^k$, il existe une constante $A>0$ telle que: $$\forall x\in \mathbb R, \ |\hat f(x)|\leq \frac A{(1+|x|)^p}. $$ On dit que la transformée de Fourier échange la régularité et la décroissance en l'infini. Transformées de Fourier classiques Inversion de la transformée de Fourier Sous certaines conditions, il est possible d'inverser la transformée de Fourier, c'est-à-dire de retrouver $f$ en connaissant $\hat f$. Théorème: Si $f$ et $\hat f$ sont tous deux dans $L^1(\mathbb R)$, on pose: Alors $g$ est une fonction continue sur $\mathbb R$, et $g=f$ presque partout. On en déduit que deux fonctions intégrables qui ont même transformée de Fourier sont égales presque partout.

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Une page de Wikiversité, la communauté pédagogique libre. Bibliothèque wikiversitaire Intitulé: Transformées de Fourier usuelles Toutes les discussions sur ce sujet doivent avoir lieu sur cette page. Le tableau qui suit présente les fonctions usuelles et leur transformée dans le cas où on utilise la convention la plus fréquente conforme à la définition mathématique. Transformée de Fourier Transformée de Fourier inverse Quelques unes des démonstrations sont données dans le chapitre: Série et transformée de Fourier en physique/Fonctions utiles. Fonction Représentation temporelle Représentation fréquentielle Pic de Dirac Pic de Dirac décalé de Peigne de Dirac Fonction porte de largeur Constante Exponentielle complexe Sinus Cosinus Sinus cardinal * Représentation du spectre d'amplitude

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Exemples simples ¶ Visualisation de la partie réelle et imaginaire de la transformée ¶ import numpy as np import as plt n = 20 # definition de a a = np. zeros ( n) a [ 1] = 1 # visualisation de a # on ajoute a droite la valeur de gauche pour la periodicite plt. subplot ( 311) plt. plot ( np. append ( a, a [ 0])) # calcul de A A = np. fft. fft ( a) # visualisation de A B = np. append ( A, A [ 0]) plt. subplot ( 312) plt. real ( B)) plt. ylabel ( "partie reelle") plt. subplot ( 313) plt. imag ( B)) plt. ylabel ( "partie imaginaire") plt. show () ( Source code) Visualisation des valeurs complexes avec une échelle colorée ¶ Pour plus d'informations sur cette technique de visualisation, voir Visualisation d'une fonction à valeurs complexes avec PyLab. plt. subplot ( 211) # calcul de k k = np. arange ( n) # visualisation de A - Attention au changement de variable plt. subplot ( 212) x = np. append ( k, k [ - 1] + k [ 1] - k [ 0]) # calcul d'une valeur supplementaire z = np. append ( A, A [ 0]) X = np.

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La table des transformées de Fourier/Laplace ◄ Fourier's song:) Jump to... Applet "suspension d'un véhicule" ►

append ( f, f [ 0]) # calcul d'une valeur supplementaire z = np. append ( X, X [ 0]) Exemple avec translation ¶ x = np. exp ( - alpha * ( t - 1) ** 2) ( Source code)

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