Математика

Дискретное Фурье для четырёх отсчётов

Преобразует четыре действительных отсчёта в комплексные спектральные коэффициенты без нормирования.

∑быстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Действительный X₀0
Действительный X₁2
Мнимый X₁0
Действительный X₂0
Действительный X₃2
Мнимый X₃0
Формула

Как считается результат

Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования.
Пример с тестовыми данными

Отсчёт x₀: 1; Отсчёт x₁: 0; Отсчёт x₂: -1; Отсчёт x₃: 0

Действительный X₀: 0; Действительный X₁: 2; Мнимый X₁: 0; Действительный X₂: 0; Действительный X₃: 2; Мнимый X₃: 0
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Преобразует четыре действительных отсчёта в комплексные спектральные коэффициенты без нормирования.

Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: отсчёт x₀; отсчёт x₁; отсчёт x₂; отсчёт x₃.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Ровно четыре равноотстоящих действительных отсчёта, без оконного взвешивания. Если частота выборки fs известна, индексы соответствуют 0, fs/4, fs/2 и −fs/4. Это учебный малый DFT, не анализ длинной записи, не непрерывное преобразование и не готовая односторонняя амплитудная спектрограмма.

  3. 03
    Прочитайте результат

    X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

02

Когда модель применима

Ровно четыре равноотстоящих действительных отсчёта, без оконного взвешивания. Если частота выборки fs известна, индексы соответствуют 0, fs/4, fs/2 и −fs/4. Это учебный малый DFT, не анализ длинной записи, не непрерывное преобразование и не готовая односторонняя амплитудная спектрограмма.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Отсчёт x₀: 1; Отсчёт x₁: 0; Отсчёт x₂: -1; Отсчёт x₃: 0
Вычисление
Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования. Действительный X₀: (1)+(0)+(-1)+(0) = 0. Действительный X₁: (1)-(-1) = 2. Мнимый X₁: (0)-(0) = 0. Действительный X₂: (1)-(0)+(-1)-(0) = 0. Действительный X₃: (1)-(-1) = 2. Мнимый X₃: (0)-(0) = 0.
Результат
Действительный X₀: 0; Действительный X₁: 2; Мнимый X₁: 0; Действительный X₂: 0; Действительный X₃: 2; Мнимый X₃: 0

X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

Пример 2
Исходные данные
Отсчёт x₀: 1; Отсчёт x₁: 1; Отсчёт x₂: 1; Отсчёт x₃: 1
Вычисление
Действительный X₀: (1)+(1)+(1)+(1) = 4. Действительный X₁: (1)-(1) = 0. Мнимый X₁: (1)-(1) = 0. Действительный X₂: (1)-(1)+(1)-(1) = 0. Действительный X₃: (1)-(1) = 0. Мнимый X₃: (1)-(1) = 0.
Результат
Действительный X₀: 4; Действительный X₁: 0; Мнимый X₁: 0; Действительный X₂: 0; Действительный X₃: 0; Мнимый X₃: 0

Этот вариант использует другие исходные данные: Отсчёт x₀ — 1; Отсчёт x₁ — 1; Отсчёт x₂ — 1; Отсчёт x₃ — 1. X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

Формула и обозначения

Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования.

first — отсчёт x₀.

second — отсчёт x₁.

third — отсчёт x₂.

fourth — отсчёт x₃.

Практическое применение

Преобразует четыре действительных отсчёта в комплексные спектральные коэффициенты без нормирования. Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования.

X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: отсчёт x₀; отсчёт x₁; отсчёт x₂; отсчёт x₃.

Ровно четыре равноотстоящих действительных отсчёта, без оконного взвешивания. Если частота выборки fs известна, индексы соответствуют 0, fs/4, fs/2 и −fs/4. Это учебный малый DFT, не анализ длинной записи, не непрерывное преобразование и не готовая односторонняя амплитудная спектрограмма.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

MathWorks: прямое и обратное дискретное Фурье ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «действительный x₀»?+

X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Отсчёт x₀: 1; Отсчёт x₁: 0; Отсчёт x₂: -1; Отсчёт x₃: 0. Действительный X₀: 0; Действительный X₁: 2; Мнимый X₁: 0; Действительный X₂: 0; Действительный X₃: 2; Мнимый X₃: 0. Используется Xk=Σ(n=0…3)xn exp(−j2πkn/4), без деления на четыре. Для действительных xn коэффициенты X0 и X2 действительны, X3 сопряжён X1; мнимый знак соответствует отрицательной экспоненте прямого преобразования.

Какие ограничения есть у метода?+

Ровно четыре равноотстоящих действительных отсчёта, без оконного взвешивания. Если частота выборки fs известна, индексы соответствуют 0, fs/4, fs/2 и −fs/4. Это учебный малый DFT, не анализ длинной записи, не непрерывное преобразование и не готовая односторонняя амплитудная спектрограмма.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. X0 — сумма отсчётов, поэтому среднее равно X0/4. Спектральная энергия Σ|Xk|² в четыре раза больше Σxn²; это следствие выбранного нормирования, а не создание энергии преобразованием. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Ровно четыре равноотстоящих действительных отсчёта, без оконного взвешивания. Если частота выборки fs известна, индексы соответствуют 0, fs/4, fs/2 и −fs/4. Это учебный малый DFT, не анализ длинной записи, не непрерывное преобразование и не готовая односторонняя амплитудная спектрограмма.