如何理解泊松求和公式?

函數在所有整數點的和等於其傅里葉變換在所有整數點的和。有沒有直觀或深層的意義?


泊松求和公式可以從不少角度理解,這裡說一個我覺得最自然也是最直觀的。

開始之前我們需要指出,泊松求和公式sum f(n)=sumhat f(n)顯然只能是在一定意義下對一類f成立(對於一般的函數左右兩端的求和都不一定有意義)。我們考慮比較自然的 Schwartz space,fin S。此時f, hat f均為光滑速降函數,上式兩段求和都是絕對收斂的。

而對於一個mathbb R^n上定義的Schwartz function f,我們有兩種比較自然的方式將其『周期化』,也就是構造出一個mathbb T^n上的函數g與之對應:

第一種方法就是直接選hat f的整點值作為g的傅里葉級數的係數,於是此時

g(x)=sum_{ninmathbb Z^n} hat f(n)e^{2pi ncdot x}

第二種呢,考慮到f速降,我們可以把f在每一個整數網格裡面的值都拿出來加起來,得到的函數總是收斂的,此時

	ilde g(x)=sum_{ninmathbb Z^n} f(x+n)

顯然兩種情況都給出了一個我們想要的周期函數,那麼這跟泊松公式有什麼關係呢?

泊松公式告訴我們這兩種方式得到的g	ilde g是一樣的!事實上,泊松公式僅僅只是g(0)=	ilde g(0)這個特例而已。而驗證g(x)=	ilde g(x)的過程就給出了泊松求和公式的一個證明,這裡買個萌留給有興趣的讀者作為練習^_^

P.S. 我可能會在某些地方漏掉個2pi什麼的大家不要在意這些細節。。


首先要強調對史瓦西空間函數的傅里葉變換是穩定的,泊松求和適用於這個函數空間及其對偶空間。其次如果把整點(每n取點)換成每Tn取點,T為一個正實數,那麼這個summation等價於在其傅里葉變換函數每1/T*n 取點的summation,就是取點頻率換了。T=1的時候取點頻率才是一樣的。


一種規律拆解,可總結一些顯性規則。


我不懂數學啊。我只知道這個公式說的貌似是,時域周期延拓等效於頻域採樣。

數字通信中,對於帶限PAM傳輸,如果輸入符號序列是全1,符號速率足夠(好像是超過1/2倍Nyquist速率),那麼輸出就是直流。好吧沒有太多用處。也不是完全沒有。


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