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Fourier, transformation discrète


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re : Fourier, transformation discrète#msg1725132 Posté le 11-03-08 à 12:57
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Dans la somme, il doit bien avoir un k non ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1726710 Posté le 12-03-08 à 10:06
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Pourquoi k est une variable muette ?
Ici on fixe un k, tel que k=j_0 c'est bien ça ?

Dans ce cas, je ne comprend pas on somme sur quoi ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1728263 Posté le 12-03-08 à 17:57
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Mais c'est bien ça que je ne comprends pas et c'est pourquoi je te demandais.

Dans ton message posté le 10/03/2008 à 23:51, à la fin, tu as un truc qui dépend de j et de k qui est égale à une somme sur k. Tu ne peux pas faire comme ça.

Bref, on efface tout et on recommence.

On a fixé k dès le départ et on somme par exemple sur p.
D'autre part, tes produits scalaires sont écrits de manière incorrecte : on effectue le produit scalaire de fonctions pas de complexes.

On a par définition :

\Large{< e_{j_{0}}, f_k > = \Bigsum_{j=0}^{N-1}e_{j_{0} }(p)f_{k}(p)}

Ensuite, reste à calculer ce machin.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729096 Posté le 12-03-08 à 20:54
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonsoir.
Si on utilise l'expression du produit scalaire dans le post initial, pourquoi n'y-a-il pas de conjugué sur f_k(p) ?
<e_{j_{0}},%20f_k%20%3E%20=%20\Bigsum_{j=0}^{N-1}e_{j_{0}%20}(p)\bar{f_{k}(p)} ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729508 Posté le 12-03-08 à 22:40
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

C'est parce que je me suis trompé.
D'autre part, tu remarqueras que je me suis également planté dans l'indice de sommation : c'est p qui varie et non j.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729539 Posté le 12-03-08 à 22:52
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonsoir.
Je fais un back sur mon cours si tu veux bien.

On travaille sur l^2_{\mathbb{C}}(\{0,...,N-1\}).
Mon prof écrit qu'un élément de cet espace est (s(0),...,s(N-1)) ce que je ne comprend pas (*).

Il écrit ensuite que cet espace est un \mathbb{C}-espace de Hilbert muni du produit scalaire <s_1,s_2>=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s_1(k)s_2(k) : Ok!

Mais je ne comprend pas la différence entre s_1 et s_1(k) ! Je crois que ceci est lié à ma première question (*).

Ensuite, on vérifie que B=(e_0,...,e_{N-1}) est une base de cet espace, où e_j(k)=1 ou 0 :
je montre donc que c'est une famille orthogonal de N vecteurs non nul, ceci est-il suffisant ?

Ensuite, il faut montrer que B'=(f_0,...,f_{N-1}) est aussi une base de cet espace, où f_j(k)=\frac{1}{\sqrt{N}}%20exp(\frac{2i\pi%20j%20k}{N}) :
c'est ce qu'on fait dans cet exercice ?

Puis il finit en disant qu'un élément s=\Bigsum_{j=0}^{N-1}u_je_j=\Bigsum_{j=0}^{N-1}v_jf_j donne ||u||^2=||v||^2 ce que je ne saisi point!

Peux tu m'éclaircir kaiser ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729547 Posté le 12-03-08 à 22:56
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

J'ai aussi une autre question!
Dans cette exercice, on demande de vérifier que les (f_j) forment une base orthonormée du \mathbb{C}-espace vectoriel \mathbb{C}^{\{0,...,N-1\}}.
Dans le cours, il dit que (f_j) forment une base orthonormée du \mathbb{C}-espace vectoriel \mathbb{C}^{N}.

Est-ce la même chose? Est-ce que ce sont tous les deux des espaces deux Hilbert?
Mon prof écrit qu'il est important de voir des fonctions et non des vecteurs pour parler de transformée de Fourier, qui transforme des fonctions en fonctions!
?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729593 Posté le 12-03-08 à 23:12
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
Mon prof écrit qu'un élément de cet espace est (s(0),...,s(N-1)) ce que je ne comprend pas (*).


Tu sais qu'une suite infinie peut se noter \Large{(u_0,u_1,...)}.
Un élément de cet espace est une suite finie de N éléments que l'on note par un tel N u-plet.

Pour le produit scalaire : il manque la barra du conjugué !


Citation :
je montre donc que c'est une famille orthogonal de N vecteurs non nul, ceci est-il suffisant ?


Cela montre uniquement le caractère libre de la famille. Il faut en plus montrer que la famille génératrice.
Cela dit, tout ceci peut se montrer facilement sans passer par le produit scalaire, car la famille est assez simple.
En effet, si s est un élément de cet espace, alors il s'écrit \Large{s=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s(k)e_k}. En effet, pour k compris entre 0 et N-1, \Large{e_k} n'est rien d'autre que le N-uplet dont toutes les coordonnées sauf le (k+1)-ème qui vaut 1.

Citation :
Ensuite, il faut montrer que B'=(f_0,...,f_{N-1}) est aussi une base de cet espace, où f_j(k)=\frac{1}{\sqrt{N}}%20exp(\frac{2i\pi%20j%20k}{N}) :
c'est ce qu'on fait dans cet exercice ?


oui


Citation :
Puis il finit en disant qu'un élément s=\Bigsum_{j=0}^{N-1}u_je_j=\Bigsum_{j=0}^{N-1}v_jf_j donne ||u||^2=||v||^2 ce que je ne saisi point!


On a décomposé le vecteur s dans deux bases orthonormées, donc ||s||² est égal dans chacun des cas à la somme des carrés des modules des coordonnées, c'est-à-dire que l'on :

\Large{||s||^2=\Bigsum_{i=0}^{N-1}|u_i|^2=\Bigsum_{i=0}^{N-1}|v_i|^2}

Ainsi, si l'on note \Large{u=(u_0,u_1,...u_{N-1})} et \Large{v=(v_0,v_1,...v_{N-1})}, on a donc

\Large{||s||^2=||u||^2=||v||^2}.

OK ?

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729627 Posté le 12-03-08 à 23:24
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Ce sont des suites finies non ?
Lorsqu'on travaille sur l^p_K(E) c'est que par définition un élément de cet espace est une suite donc une écriture du style (s_0,s_1,...) ou encore (s(0),s(1),...) ?

On peut ré-écrire cela comme (s_k)_k ou (s(k))_k ?
La suite vérifie alors qu'un élément de l^2_{\mathbb{C}}(\{0,...,N-1\}) ceci est équivalent à dire que \Bigsum_{k=0}^{N-1}|s_k|^2 <+\infty ? \Bigsum_{k=0}^{N-1}|s(k)|^2 <+\infty ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729631 Posté le 12-03-08 à 23:26
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

c'est bien ça.
Cela dit, lorsque l'on travaille avec des suites finies, ces deux dernières inégalités sont toujours vraies.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729636 Posté le 12-03-08 à 23:28
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Citation :
Cela dit, lorsque l'on travaille avec des suites finies, ces deux dernières inégalités sont toujours vraies.

On le démontre comment ?
On utilise la complétude ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729649 Posté le 12-03-08 à 23:39
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

ne cherche pas compliqué : on ne somme qu'un nombre fini de réels positifs ! ça ne peut pas être infini.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729655 Posté le 12-03-08 à 23:41
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Ah ok!
re : Fourier, transformation discrète#msg1729656 Posté le 12-03-08 à 23:42
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Sinon, on muni l^2_{\mathbb{C}}(\{0,...,N-1\}) du produit scalaire %3Cs_1,s_2%3E=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s_1(k)\bar{s_2(k)}.
Mais donc s_1 est dans l^2_{\mathbb{C}}(\{0,...,N-1\}) ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729658 Posté le 12-03-08 à 23:42
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

J'ai encore oublié la barre !
re : Fourier, transformation discrète#msg1729660 Posté le 12-03-08 à 23:43
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Oui, il appartient à cet ensemble.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1729661 Posté le 12-03-08 à 23:44
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Donc c'est une suite ?
s_1=(s_1(k))_k ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729664 Posté le 12-03-08 à 23:45
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

oui
re : Fourier, transformation discrète#msg1729673 Posté le 12-03-08 à 23:51
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Donc :
l_{\mathbb{C}}^2(\{0,...,N-1\}} est un \mathbb{C}-ev.
Il est complet pour la norme de Minkowski.
C'est un Hilbert pour la norme ||u||=\sqrt{<s_1,s_1>}.
Peut-on lier les deux ?

Soit s un élément de l_{\mathbb{C}}^2(\{0,...,N-1\}}.
Alors s=(s(k))_k vérifiant \Bigsum_{k=0}^{N-1}|s(k)|^2<\infty.

On note que k\in\{0,...,N-1\} et pour tout k, s(k)\in\mathbb{C} ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729687 Posté le 12-03-08 à 23:57
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Il me semble que ces deux normes sont strictement les mêmes.


Sinon, tout ce que tu dis est correct (pour ta norme, par contre, une faute de frappe : tu mets que la norme de u est égal à quelque chose qui dépend s1)

Kaiser
P.S : désolé, je vais devoir aller dormir maintenant.
re : Fourier, transformation discrète#msg1729691 Posté le 13-03-08 à 00:00
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonne nuit kaiser.
Je vais méditer sur cette partie de cours avant de reprendre l'exercice en cours.
Merci!
re : Fourier, transformation discrète#msg1729692 Posté le 13-03-08 à 00:01
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Mais je t'en prie !
Merci, bonne nuit à toi aussi !
re : Fourier, transformation discrète#msg1729792 Posté le 13-03-08 à 10:05
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonjour.
Le norme de Minkowski sur l_{\mathbb{C}}^2(\{0,...,N-1\}) n'est-elle pas ||s||:=(\Bigsum_{k=0}^{N-1}|s(k)|^2)^{\frac{1}{2}} ?

Si on pose <s_1,s_2>:=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s_1(k)\bar{s_2(k)}, on a que <s,s>:=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s(k)\bar{s(k)}=\Bigsum_{k=0}^{N-1}|s(k)|^2.

D'ou ||s||=\sqrt{<s,s>}=(\Bigsum_{k=0}^{N-1}|s(k)|^2)^{\frac{1}{2}}.

C'est bien cela ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1729801 Posté le 13-03-08 à 10:16
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Ensuite pour montrer que "B" (post de 22h52) est bien une base.
Je ne comprend pas ton écriture sous la forme s=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s(k)e_k.

Le système étant donné par les suites (e_j(k))_{k=0,...,N-1}, je ne saisi pas les deux indices.
Pour tout j, e_j est un élément de l_{\mathbb{C}}^2(\{0,...,N-1\}) ?
Donc e_j=(e_j(k))_k ?

C'est ce que l'on entend par "les suites (e_j(k))_{k=0,...,N-1}" ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1730477 Posté le 13-03-08 à 18:31
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Bonjour

message de 10h05 : si c'est bien ça. On voit bien que c'est la même chose.

message de 10h16 :

Citation :
Je ne comprend pas ton écriture sous la forme s=\Bigsum_{k=0}^{N-1}s(k)e_k


Il suffit de souvenir que \Large{e_k} le N-uplet dont toutes les composantes sont nulles sauf la (k+1)ième qui vaut 1.
Bref, la manière la plus simple de voir l'espace vectoriel qu'on a considéré c'est que c'est la même chose que \Large{\mathbb{C}^{N}} que l'on munit du produit scalaire canonique et que \Large{(e_1,...e_n)} est sa base canonique.

Citation :
e système étant donné par les suites (e_j(k))_{k=0,...,N-1}, je ne saisi pas les deux indices.


à j fixé, ça te donne une suite (ou un vecteur si l'on considère ce que j'ai dit avant) et les \Large{e_{j}(k)} sont ses éléments (ou les composantes du vecteur).

Pour tout ce que tu dis ensuite, c'est bien ça.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1731752 Posté le 14-03-08 à 13:33
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonjour.

On a bien s=(s(0),...,s(N-1))=(s(k))_{k=0,...,N-1} ?
On écrit e_j=(e_j(k))_{k=0,...,N-1}=(0,...,0,1,0,...,0)

Et on développe :
\Bigsum_{k=0}^{N-1}s(k)e_k=s(0)e_0+...+s(k)e_k+...+s(N-1)e_{N-1}=(s(0),...,s(N-1)).

C'est bien ça ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732348 Posté le 14-03-08 à 19:52
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

salut

oui, c'est bien ça.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732400 Posté le 14-03-08 à 20:14
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Je ne vois pas pourquoi écrire s sous cette forme permet d'affirmer que les e_j sont une base ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732431 Posté le 14-03-08 à 20:28
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

D'une part, ce que tu as écris permet de dire que c'est une famille une famille génératrice.
Ensuite, reste à montrer que c'est une famille libre : en prenant une combinaison linéaire nulle de ces vecteurs et en considérant la dernière égalité de ton dernier message, tu aboutis à la nullité de tous les scalaires et tu obtiens la liberté de ta famille.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732449 Posté le 14-03-08 à 20:37
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Bonsoir.
Je considère donc la combinaison linéaire a_1e_0+...+a_{N-1}e_{N-1}=0 avec a_i\in\mathbb{C}.

Il faut montrer que a_1=...=a_{N-1}=0.

La dernière égalité étant s(0)e_0+...+s(k)e_k+...+s(N-1)e_{N-1}=(s(0),...,s(N-1)), je ne vois pas le lien.

On a a_1e_0+...+a_{N-1}e_{N-1}=(a_1,...,a_{N-1})
Et a_1e_0+...+a_{N-1}e_{N-1}=0
Ce qui implique que (a_1,...,a_{N-1})=0

Donc pour tout i compris entre 1 et N-1, on a a_i=0 ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732607 Posté le 14-03-08 à 21:54
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Je ne comprends pas pourquoi tu dis ne pas voir le lien alors que tu viens d'écrire ce qu'il faut.

Pour le caractère générateur, il suffit de considérer ton égalité à l'envers (celle de ton message de 13h33).

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732613 Posté le 14-03-08 à 21:58
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Ok!
Donc on montre que c'est générateur et libre.

On peut montrer que c'est libre, en montrant aussi que la famille est orthogonal ?
On a <e_i,e_j>=1 ou 0 selon que i est égale à j ou que i est différent de j (donc c'est une famille orthonormée)
On a aussi que les vecteurs de cette famille sont tous non nuls (donc c'est une famille orthogonal)

?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732621 Posté le 14-03-08 à 22:01
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Euh... j'ai peut-être une confusion entre une famille orthonormée, orthogonale et orthonormale!
re : Fourier, transformation discrète#msg1732632 Posté le 14-03-08 à 22:04
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
On peut montrer que c'est libre, en montrant aussi que la famille est orthogonal ?


Ce que tu a fait est correct mais ça serait sortir l'artillerie lourde, à moins que tu aies réellement besoin de montrer que c'est une famille orthonormée.

Citation :
On a aussi que les vecteurs de cette famille sont tous non nuls (donc c'est une famille orthogonal)


Je ne comprends pas le "donc" : tu sais déjà que la famille est orthonormée (et donc orthogonale, a fortiori). je suppose que tu voulais dire "famille libre".

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732640 Posté le 14-03-08 à 22:08
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Non kaiser, c'est justement pour travailler les notions de famille orthogonal, orthonormée et orthonormale.
Mais je suis convaincu par ce que nous avons fait ci-dessus.

Je voulais seulement une "autre méthode" pour prouver le caractère libre de cette famille.
re : Fourier, transformation discrète#msg1732651 Posté le 14-03-08 à 22:13
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

OK, je vois.
cela dit : orthonormale, c'est la même chose qu'orthonormée.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732662 Posté le 14-03-08 à 22:17
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

pour l'orthogonalité, on vérifie que deux éléments de cette famille sont orthogonale (ie <e_j,e_i>=0)
si deplus, les vecteurs sont normées, c'est une famille orthonormée.
re : Fourier, transformation discrète#msg1732668 Posté le 14-03-08 à 22:23
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
deux éléments de cette famille sont orthogonale


orthogonaux !

Citation :
si deplus, les vecteurs sont normées


normés !

Bon, OK, on ne fait pas du français mais des maths, mais bon ..

Sinon, ce que tu dis est correct !

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732710 Posté le 14-03-08 à 22:51
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer



Bon revenons à nos moutons!
On montre que <f_j,f_i>=0. La famille (f_j) est donc
Puis on montre que ||f_j||=1 : d'ailleurs je ne vois pas ou je me trompe.
||f_j||^2=\Bigsum_{k=0}^{N-1}|\frac{1}{\sqrt{N}}exp(\frac{2i\pi jk}{N})|^2=\frac{1}{N}\frac{1-exp(\frac{4i\pi jk}{N})^N}{1-exp(\frac{4i\pi jk}{N})^N} ?

?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732717 Posté le 14-03-08 à 22:56
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
La famille (f_j) est donc


orthogonale ?

Sinon, pour ton calcul, déjà il y a une problème : comme tu peux encore avoir du k à la fin (k est censé être la variable par rapport à laquelle on somme).
Mais sinon, ce qui est dans le somme est constant : tu es en train de prendre le module d'une exponentielle complexe, le tout multiplié par 1/ N. Tu sommes donc N fois 1/N, donc ça fait 1.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732727 Posté le 14-03-08 à 23:00
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Oui orthogonale!
Le mieux c'est de le faire comme dans le message posté le 08/03/2008 à 14:37 ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732732 Posté le 14-03-08 à 23:05
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Oui, mais c'est la même chose.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732739 Posté le 14-03-08 à 23:10
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

C'est une famille orthogonal de vecteur tous non nuls. La famille est libre.
Deplus, on remarque que \mathbb{C}^{0,...,N-1} est un ev de dimension N. C'est une base.
Elle est orthonormée car tous les vecteurs sont de normes 1.
re : Fourier, transformation discrète#msg1732743 Posté le 14-03-08 à 23:12
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

oui
re : Fourier, transformation discrète#msg1732752 Posté le 14-03-08 à 23:18
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Quel différence existe-t-il entre \mathbb{C}^{\{0,...,N-1\}} et \mathbb{C}^N ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732756 Posté le 14-03-08 à 23:22
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Le premier c'est l'ensemble des fonctions de {0,..N-1} à valeurs complexes (ou alors l'ensemble des suites indicées par cet ensemble) et \Large{\mathbb{C}^N}, eh ben ...c'est \Large{\mathbb{C}^N} !

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732757 Posté le 14-03-08 à 23:27
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Même pas un petit isomorphisme
re : Fourier, transformation discrète#msg1732761 Posté le 14-03-08 à 23:29
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

si, bien sûr ! Ces deux espaces sont isomorphes car ce sont des espaces vectoriels complexes de même dimension finie N.

Kaiser
re : Fourier, transformation discrète#msg1732771 Posté le 14-03-08 à 23:34
Posté par ProfilH_aldnoer H_aldnoer

Ok!
Car pour moi il est plus clair que \mathbb{C}^N est de dimension N !
Peut-on pas exhiber un isomorphisme ?
re : Fourier, transformation discrète#msg1732792 Posté le 14-03-08 à 23:50
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

voir mes messages du 08/03/2008 de 21:47 et de 22h28

Kaiser

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