傅里叶分析Fourier analysis
分析学中18世纪逐渐形成的一个重要
分支,主要研究函数的傅里叶变换及其性质。又称调和分析。在经历了近2个世纪的发展之后,研究领域已从直线群、圆周群扩展到一般的抽象群。关于后者的研究又成为群上的傅里叶分析。傅里叶分析作为数学的一个分支,无论在概念或方法上都广泛地影响着数学其它分支的发展。
数学中很多重要思想的形成,都与傅里叶分析的发展过程密切相关。
基本简介
傅里叶分析(Fourier analysis)是分析学中逐渐形成的一个重要分支,它研究并扩展
傅里叶级数和
傅里叶变换的概念,又称
调和分析。在过去两个世纪中,它已成为一个广泛的主题,并在诸多领域得到广泛应用,如
信号处理、
量子力学、
神经科学等。
定义于R上的经典傅里叶变换仍然是一个十分活跃的研究领域,特别是在作用于更一般的对象(例如
缓增广义函数)上的傅里叶变换。例如,如果在函数或者信号上加上一个分布f,我们可以试图用f的傅里叶变换来表达这些要求。Paley-Wiener定理就是这样的一个例子。Paley-Wiener定理直接蕴涵如果f是紧支撑的一个非零分布,(这包含紧支撑函数),则其傅里叶变换从不拥有紧支撑。这是在调和分析下的
测不准原理的一个非常初等的形式。参看经典调和分析。
抽象调和分析
拓扑群上的数学分析是调和分析更现代的一个分支,源于20世纪中叶。其主要动机是各种傅里叶变换可以推广为定义在局部紧致
阿贝尔群上的函数的变换。关键是证明
普朗歇尔定理的类比。
局部紧致阿贝尔群上的
调和分析以
庞特里亚金对偶性为基石,现已有完整的理论。对于一般的局部紧拓扑群,调和分析的课题是分类其
酉表示。主要对象是李群与p-进群。
对于紧群,任何不可约表示必为有限维幺正表示,
彼得-外尔定理断言:不可约幺正表示的矩阵系数构成的正交基;映射具有与傅里叶变换相近的性质。借此可以深究紧群的结构。
对于非紧亦非交换的群,须考虑其无穷维表示。
其它分支
2、欧氏空间上的傅里叶分析
由于傅里叶变换在旋转下保持不变,可析之为径向成分与球面成分,由此导向
贝塞尔函数与
球谐函数的研究。
3、管状域上的调和分析
参考书目
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G.M.Stein and G.Weiss,Introduction to Fourier Analysis on Euclidean Spaces,Princeton Univ.Press,Princeton,1971.
E.Hewitt and K.A.Ross,Abstract harmonicAnalysisVol.1~2,Springer-Verlag. Berlin,1963.1970.